Title: 2.2. La taula periòdica: nombre atòmic i i nombre màssic.
Course: Física i química 3r ESO 1r T

La taula periòdica: una mica d'història

La taula periòdica: una mica d'història

Segurament tots heu vist algun cop una representació de la Taula Periòdica i sabeu que té relació amb la química i amb la ciència, en general. La Taula Periòdica, en realitat, és la base per conèixer de quines substàncies està feta la matèria, concretament, de quines ELEMENTS . Que mostri aquesta disposició i no una altra no és perquè sí.

La Taula Periòdica actual és el resultat de molts anys de recerca d'elements i d'investigacions, tal i com passa amb la major part de descobriments científics, que si bé s'associen a algun fet puntual, en realitat amaguen darrere molts anys d'estudis i prediccions que, de cop i volta, veuen la llum (com el principi d'Arquímedes o les Lleis de Newton).

Imatge llibreta taula periòdica: @annacasamitjana sota sota llicència Creative Commons BY-NC-ND

Imatge lliure de drets d’autor sota sota llicència Creative Commons - Piqsels

Pel que fa a la taula periòdica, hi va ajudar força el fet que existís la creença, tal i com va passar a l'Edat Mitjana, que existia alguna mena de pedra o mineral que convertia el que es toqués en or. Els qui intentaven cercar aquesta pedra eren els  alquimistes i la pedra, segur que l'heu sentit anomenar en algunes pel·lícules de màgia o d'aventures: era la pedra filosofal. Aquest fet va provocar que es desenvolupessin tècniques i instruments per aïllar minerals de diferents roques tot cercant l'element màgic que ho convertís tot en or, i es van poder descobrir elements nous, amb noves propietats.El científic per excel·lència relacionat, però, amb la Taula periòdica, va ser el rus Dmitri Mendeléiev. El 2019 es va celebrar el 150è aniversari del seu descobriment de la Llei Periòdica dels Elements (el 1869), però com dèiem, "descobrir" la taula no va ser casualitat.  Quaranta anys abans, el 1829, l'alemany J.W. Döbereiner ja havia descobert que hi havia grups de tres elements químics tenien relacions de masses proporcionals entre ells (es van anomenar les tríades de Döbereiner). El 1862, el francès A. de Chancourtois havia fet una proporsta que consistia en ordenar els elements coneguts segons la seva massa atòmica en una disposició que feia que els elements semblants quedessin damunt d'una vertical. Entre els anys 1864 i 1865 el químic anglès J.Newlands ordenava els elements segons la massa atòmica creixent observant que hi havia propietats físiques i químiques similars que es repetien a intervals de vuit, cosa que va comparar amb les octaves musicals (per això es va anomenar la llei de les octaves). Aquesta versió tampoc va resultar prou significativa per la comunitat científica, però ja ens hi anàvem aproximant. El química anglès W. Odling, també va publicar el 1864 una taula amb 57 elements ordenats segons l'ordre creixent de la massa atòmica. L'alemany J.Meyer, entre 1864 i 1970 també va fer propostes molt similars a les de Mendeléiev, situant en la posició correcta el mercuri, el cadmi, l'estany, el plom, el tal·li i el bor... no havia deixat lloc, però, pels elements que no es coneixien encara, cosa que sí que va preveure Mendeléiev.

Però abans de seguir... heu jugat mai al solitari? Diu la "llegenda" que a Dmitri Mendeléiev li agradava jugar al solitari abans d'anar a dormir i que un dia, va somiar com acabar de col·locar tots els elements que es coneixien deixant lloc també pels que encara no s'havien descobert.

Imatge solitari de cartes: @annacasamitjana sota sota llicència Creative Commons BY-NC-ND

Va començar així una nova època d'estudi dels elements i de les seves propietats. La ciència, en constant evolució i aprenentatge, no ha deixat d'investigar encara en la taula dels elements, i s'han arribat a fabricar (sintetizar) elements al laboratori que no existien o no es coneixien aquí a la Terra degut que, molts cops, es tracta d'elements radioactius que es desintegren un cop formar-se. És per això que, a banda del Tecneci (Z=43) i el Prometi (Z=61) , a partir dels elements que segueixen a l'Urani (Z=92), del Neptuni (Z=93) a l'Organessó (Z=118) són, fins ara els elements coneguts.

Veurem ara què és aquesta Z i què vol dir això i què fa que els elements no s'ordenin en nombre creixent de la seva massa atòmica sinó, realment, en nombre creixent del seu nombre atòmic.

💡 [Curiositats] Mireu les taules periòdiques ptable.com (es pot triar idioma i mostra moltíssimes característiques i propietats de cada element) i periodictable.com. (imatges dels elements)  Aquestes dues les podeu tenir com a referència cada cop que vulgueu buscar alguna dada o alguna curiositat. N'ha ha moltíssimes més. En motiu de l'Any Internacional de la Taula Periòdica 2019, un grup de professors entusiastes de la Química van fer el repte de publicar CADA DIA, durant tot l'any #aitp19, una taula periòdica diferent.

+Info Repte #aitp19 http://ltperiodica.cat: una taula al dia. Altres taules: la de "Periodic Vídeos" http://www.periodicvideos.com, o la Stamp Smarter Interactive Philatelic Periodic Table http://stampsmarter.com/Learning/PeriodicTable.html

Nombre atòmic

Nombre atòmic

Tot i que segurament ja ho sabeu, els àtoms (les partícules més petites de la matèria que tenen característiques pròpies de l'element que representen) tenen càrregues positives i neutres al nucli (protons ➕ i neutrons 🔘) i càrregues elèctriques negatives orbitant al voltant del nucli (electrons ➖).

🔴 protons 🔵 neutrons 🔘 electrons

Imatge lliure de drets d’autor sota sota llicència Creative Commons - N eedpix.com

El nombre atòmic  (Z) ens indica el nombre protons que hi ha al nucli d'un àtom d'un element.

- El nombre atòmic s'utilitza per classificar els elements químics a la taula periòdica, ordenats en la mateixa en nombre creixent del nombre atòmic dels elements.
- Els àtoms d'un mateix element sempre tenen un nombre idèntic de protons, d'altra banda serien àtoms d'un altre element.

Imatge/autoria (element oxigen) @annacasamitjana sota sota llicència Creative Commons BY-NC-ND

💡 [Reflexió] Observa qualsevol taula periòdica i observa els elements en horitzontal. Mira on es situa el nombre atòmic per a cada element en la taula que has agafat (Z=1 per l'Hidrogen; Z=2 per l'Heli...) i ara segueix mirant la resta d'elements... Què observes?

Nombre màssic

Nombre màssic

Tot i que els àtoms d'un element tenen tots el mateix nombre atòmic, no tots els atòms d'un mateix element són exactament iguals. Això pot confondre una mica, però la realitat és que si bé tots els àtoms de Ferro d'un clau de ferro, per exemple, tenen un nombre atòmic Z=26 i, per tant, qualsevol àtom de ferro que observéssim ha de tenir exactament 26 protons al nucli, veuríem que no passa el mateix amb el nombre de neutrons.

El nombre màssic  (A) es correspon a la suma de protons i neutrons (protons ➕ i neutrons 🔘) que hi ha al nucli (el total de nucleons que influeixen significativament en la massa de l'àtom).

A = Z + n

- El nombre màssic identifica isòtops diferents d'una mateixa substància. Més endavant ja veurem què són i per què és important que existeixin.
- El nombre màssic no apareix com a tal a la taula periòdica, normalment. Els valors que trobem en relació a la massa a les taules periòdiques fan referència al valor mitjà de la massa dels diferents isòtops coneguts d'aquell element.

Imatge/autoria (element oxigen) @annacasamitjana sota sota llicència Creative Commons BY-NC-ND

DETERMINACIÓ DEL NOMBRE MÀSSIC (A)
Element | Símbol | Protons ( Z ) | Electrons ( e^- ) | Neutrons ( n ) | Nombre màssic (A)
Ferro | Fe | 26 | 26 | 26 | 52
Ferro | Fe | 26 | 26 | 27 | 53
Sodi | Na | 11 | 11 | 12 | 23
Sodi | Na | 11 | 11 | 11 | 22
* Sodi (+) | Na^+ | 11 | 10 | 11 | 22

* més endavant veurem com es formen els cations, com el Na^+ quan els àtoms perden electrons

💡 [Reflexió] Compte, no hem de confondre el nombre màssic (A) amb la massa atòmica o pes atòmic de l'àtom. El primer fa referència a la quantitat de partícules, i és un nombre natural: 1, 2, 3...,; la massa atòmica és el resultat del que pesaria realment un àtom tenint en compte la quantitat de protons i neutrons que té i sabent què pesa cada una d'aquestes partícules però com calcular la massa atòmica d'un element o d'una molècula ho veurem més endavant...