Examen de prova sobre els ions.

1.   Per què els gasos nobles no formen ions?

Perquè l’última capa electrònica està completa, és a dir, hi ha 8 electrons.

2.   Quin és l'ió més probable que formarà un àtom de Na? I un àtom de Mg? I un àtom de O?

Raona les respostes. Quants electrons tenen en l'última capa els tres ions formats? Dades: Z(O)=8, Z(Na)=11, Z(Mg)=12.

En distribuir els electrons de Z (Na)=11 en les capes electròniques, veiem que en la primera capa hi haurà 2 electrons, en la segona 8 i en la tercera 1 electró. Pel que perdrà l’electró de la tercera capa, quedant la segona completa i formarà el catió Na+.

En distribuir els electrons de Z (Mg)=12 en les capes electròniques, veiem que en la primera capa hi haurà 2 electrons, en la segona 8 i en la tercera 2 electrons. Pel que perdrà els dos electrons de la tercera capa i formarà el catió Mg2+.

En distribuir els electrons de Z (O)=8 en les capes electròniques, veiem que en la primera capa hi haurà 2 electrons i en la segona 6 electrons. Pel que guanyarà dos electrons en la segona capa i formarà l’anió O2-.

Els tres tindran 8 electrons en l’última capa electrònica.

3.   Indica el nombre de protons, neutrons i electrons que tenen els ions següents:

El primer, té 4 protons perquè Z=4, 5 neutrons perquè A-Z=5 (9-4=5) i 2 electrons perquè Z-n=2 (4-2=2).

El segon, té 8 protons perquè Z=8, 10 neutrons perquè A-Z=10 (18-8=10) i 10 electrons perquè Z-n=10 (8-(-2)=10).

El tercer, té 15 protons perquè Z=15, 16 neutrons perquè A-Z=16 (31-15=16) i 18 electrons perquè Z-n=18 (15-(-3)=18).

El quart, té 13 protons perquè Z=13, 14 neutrons perquè A-Z=14 (27-13=14) i 10 electrons perquè Z-n=10 (13-3=10).

 4.  Utilitzant la notació representa de manera raonada els següents ions dels que saps:

a)  Un ió calci (Ca) que té 20 protons, 20 neutrons i 18 electrons.

Z=20, A=20+20=40, n=20-18=+2

b)  Un ió de clor (Cl) amb 17 protons, 18 neutrons i 18 electrons.

Z=17, A=17+18=35, n=17-18=-1

c)  Un ió de magnesi (Mg) amb 12 protons, 13 neutrons i 10 electrons.

Z=12, A=12+13=25, n=12-10=+2

d)  Un ió de rubidi (Rb) que té 37 protons, 48 neutrons i 36 electrons.

Z=37, A=37+48=85, n=37-36=+1

Examen de prova sobre la taula periòdica.

1. Dels següents elements indica raonadament quins tindran propietats químiques semblants i quins elements tindrà el mateix nombre de capes electròniques: Li, Mg, Na, P, Ca, F, Cl, O, N, K. Dades: Z(Li)=3, Z(Mg)=12, Z(Na)=11, Z(P)=15, Z(Ca)=20, Z(F)=9, Z(Cl)=17, Z(O)=8, Z(N)=7, Z(K)=19.

Z(Li)=3

Tindrà 3 protons i 3 electrons. En la primera capa hi haurà 2 electrons i en la segona 1 electró. És a dir, té 1 electró en l’última capa.

Z(Mg)=12

Tindrà 12 protons i 12 electrons. En la primera capa hi haurà 2 electrons, en la segona 8 i en la tercera 2 electrons. És a dir, té 2 electrons en l’última capa.

Z(Na)=11

Tindrà 11 protons i 11 electrons. En la primera capa hi haurà 2 electrons, en la segona 8 i en la tercera 1 electró. És a dir, té 1 electró en l’última capa.

Z(P)=15

Tindrà 15 protons i 15 electrons. En la primera capa hi haurà 2 electrons, en la segona 8 i en la tercera 5 electrons. És a dir, té 5 electrons en l’última capa.

Z(Ca)=20

Tindrà 20 protons i 20 electrons. En la primera capa hi haurà 2 electrons, en la segona 8, en la tercera 8 i en la quarta 2 electrons. És a dir, té 2 electrons en l’última capa.

Z(F)=9

Tindrà 9 protons i 9 electrons. En la primera capa hi haurà 2 electrons i en la segona 7 electrons. És a dir, té 7 electrons en l’última capa.

Z(Cl)=17

Tindrà 17 protons i 17 electrons. En la primera capa hi haurà 2 electrons, en la segona 8, en la tercera 7 electrons. És a dir, té 7 electrons en l’última capa.

Z(O)=8

Tindrà 8 protons i 8 electrons. En la primera capa hi haurà 2 electrons i en la segona 6 electrons. És a dir, té 6 electrons en l’última capa.

Z(N)=7

Tindrà 7 protons i 7 electrons. En la primera capa hi haurà 2 electrons i en la segona 5 electrons. És a dir, té 5 electrons en l’última capa.

Z(K)=19

Tindrà 19 protons i 19 electrons. En la primera capa hi haurà 2 electrons, en la segona 8, en la tercera 8 i en la quarta 1 electró. És a dir, té 1 electró en l’última capa.

Després de separar els electrons per capes, ja podem agrupar els elements que tenen propietats químiques semblants, i són:

- Li, Na i K, perquè els tres tenen 1 electró en l’última capa.

- Mg i Ca, perquè els dos tenen 2 electrons en l’última capa.

- P i N, perquè els dos tenen 5 electrons en l’última capa.

- O, les propietats d’aquest element no seran semblants a cap dels de la llista perquè és l’únic que té 6 electrons en l’última capa.

- F i Cl, perquè els dos tenen 7 electrons en l’última capa.

També observem els elements que tenen el mateix nombre de capes electròniques, que són:

Li, F, O i N, que tenen 2 capes.

Mg, Na, P i Cl, que tenen 3 capes.

Ca i K, que tenen 4 capes.

2. Si saps que el liti té un 1 electró en l'última capa, el beril·li 2, el bor 3, el carboni 4, el nitrogen 5, l'oxigen 6, el fluor 7 i el neó 8, indica raonadament quin dels elements de dalt tindrà propietats químiques semblants al Si si saps que Z(Si)=14.

Per a saber quin element químic té propietats químiques semblants al Si, el primer que faré és distribuir els electrons del Si en les capes electròniques. Com aquest té 14 electrons, tindrà 2 electrons en la primera capa, 8 en la segona i 4 en la tercera, aleshores, observem que l’element amb propietats semblants al Si és el carboni, ja que els dos tenen quatre electrons en l’última capa.

3. L'heli (He), el neó (Ne) i l'argó (Ar) són tres exemples de gasos nobles. Si saps que Z(He)=2, Z(Ne)=10, Z(Ar)=18, explica a partir d'aquestes dades per què els gasos nobles apareixen sols en la natura i no es combinen amb cap altre element.

El primer que faré serà distribuir els electrons en les capes, per tant, si l’Heli té 2 electrons en la primera capa (quedant aquesta plena), el Neó té 2 electrons en la primera capa i 8 en la segona (que també queda completa) i l’Argó té 2 electrons en la primera capa, 8 en la segona i 8 en la tercera (quedant aquesta també completada). Al tindre tots l’última capa completa, fa que no es combinen amb altres per mitjà de reaccions químiques, el que els dóna molta estabilitat i que apareguen en la natura sols sense combinar-se amb altres. Tenen poca tendència a guanyar o perdre electrons.

4. Els elements metàl·lics apareixen en la natura formant xarxes cristal·lines metàl·liques, de manera que els seus electrons de l'última capa circulen lliurement per les xarxes i els cations estan molt ordenats en l'espai formant empaquetaments molt compactes, com per exemple es pot veure en la imatge següent:

 A partir de la informació donada raona si els metalls són o no bons conductors de l'electricitat i si els metalls seran molt o poc densos.

Els elements metàl·lics són bons conductors de l’electricitat perquè els seus electrons de l’última capa circulen lliurement per les xarxes, donant lloc al corrent elèctric. Els metalls també seran molt densos perquè els cations es troben molt ordenats en l’espai i formen empaquetaments molt compactes. Els àtoms estan molt junts i es mantenen així gràcies als electrons mòbils (els de l’última capa).

5. Es vol saber si les següents substàncies són conductores: grafit, aigua destil·lada, sal comuna, aigua amb sal i alumini. Dissenya un experiment per analitzar si aquestes substàncies són conductores i explica raonadament si cada substància és conductora i perquè ho és o no ho és.

Podem comprovar si una substància és o no conductora de l’electricitat construint un circuit elèctric, per a fer el circuit necessitarem una pila de petaca, un cable elèctric, un portalàmpades i una bombeta xicoteta. Muntarem el circuit unint cada extrem del cable a una pestanya de la pila, després unirem un dels extrems del cable, que està connectat a la pila, a la bombeta. Un altre cable l’unirem també amb la bombeta. Amb el cable unit a la bombeta i el que queda lliure unit a la pila, farem contacte amb les substàncies per a saber si són conductores o no. Si la bombeta s’encén, la substància sí que és conductora, i si no s’encén, no ho és.

Comprovació:

El grafit és conductor perquè, en la seua estructura hi ha electrons lliures, que en moure's produeixen una transferència d’electricitat. Açò ho podem comprovar si unim els dos cables amb la mina d’un llapis que tinga punta pels dos costats.

L’aigua destil·lada no és conductora, perquè el que fa que l’aigua siga conductora són les partícules dissoltes en ella, és a dir, les sals minerals que conté. Aquesta no és conductora d’electricitat perquè no conté electrons lliures, i per tant no hi ha conductivitat. Açò ho podem comprovar si fiquem els dos cables dins l’aigua, i si la bombeta s’encén, és que no és aigua destil·lada perquè conté sals dissoltes.

La sal comuna no és conductora en estat sòlid perquè els cations no es poden moure, per tant, no conduirà l’electricitat. Açò ho podem comprovar si fiquem els cables en un recipient amb sal.

L’aigua amb sal dissolta sí que és conductora perquè en ella hi ha anions i cations, que són els que fan que hi haja conductivitat. Açò ho podem comprovar si fiquem els dos cables dins d’un recipient que continga aigua amb sal.

L’alumini sí que és conductor perquè és un metall, i en aquests els electrons de l’última capa es mouen lliurement, el que fa que siga bon conductor. Açò ho podem comprovar si unim els dos cables amb una cullera d’alumini.

Examen de prova sobre isòtops, les seues aplicacions i tractament de residus radioactius

1. Dos àtoms que tenen diferent nombre atòmic, però tenen el mateix nombre màssic, són isòtops? Per què?

No són isòtops, perquè els isòtops són àtoms que tenen el mateix nombre atòmic, però diferent nombre màssic. És a dir, que tenen el mateix nombre de protons però diferent nombre de neutrons.

2. Llegeix el següent text i contesta les preguntes que hi ha després del text.

L'energia nuclear va aportar el 21,7% de l'energia elèctrica en Espanya en 2015. Però, com funciona una central nuclear?

En les centrals nuclears, l'urani és el combustible, aleshores llançant neutrons sobre els nuclis d'urani aquest es fissiona (es divideix en dos nuclis més xicotets) i s'obté una gran quantitat d'energia. El primer problema és que tot l'urani no es pot fissionar, només l'urani-235, que representa només un 0,7% de tot l'urani que hi ha, ja que l'isòtop més abundant, l'urani-238 no es pot fissionar. Hi ha processos, anomenats d'enriquiment de l'urani, per obtenir l'urani-235 a partir l'urani-238.

Tota l'energia en forma de calor que es genera en la fissió s'utilitza per formar vapor d'aigua que serà responsable de moure una turbina de manera que es genera energia mecànica que gràcies a un alternador es transforma en energia elèctrica.

El problema de l'energia nuclear és que es generen molts residus, siguen de baixa, mitjana o alta activitat.

Els residus nuclears de baixa activitat radioactiva (roba, eines, etc.) es premsen i es barregen amb formigó formant un bloc sòlid. Després es posen en bidons, cosa que també passa amb els de mitjana activitat i en Espanya es traslladen al Centre d'Emmagatzematge de El Cabril (Còrdova), que ENRESA (empresa nacional de residus radioactius) s'encarrega de gestionar.

Sobre els residus d'alta activitat s'ha de destacar que un cop s'ha gastat el combustible, s'extreu del reactor per emmagatzemar temporalment en una piscina d'aigua construïda de formigó i parets d'acer inoxidable dins de la central per crear una barrera a les radiacions i evitar fuites.

Si bé és cert que aquestes piscines poden ampliar mitjançant una operació anomenada "reracking", els últims Plans Generals de Residus preveuen la construcció de magatzems temporals en sec dins de la pròpia central nuclear. Aquest seria un complement a les piscines en el pas intermedi fins a definir una localització definitiva.

Hi ha països en que s'han creat cementeris nuclears per emmagatzemar residus d'alta activitat, però algunes associacions com Greenpeace estan en contra perquè diuen que no es poden evacuar els residus sense provocar contaminació. Per a ells hi hauria que tancar les centrals nuclears i produir l'energia per altres vies.

Per a ells l'opció menys dolenta actualment seria mantenir-los al lloc on aquests s'hagin produït. En la seua web expliquen el següent: mitjançant el seu emmagatzemament individualitzat a cada central nuclear,en contenidors en sec, en superfície, en una forma accessible, vigilada i recuperable, s'aconseguiria el major nivell de seguretat per a la població, treballadors i medi ambient.

També hi ha protestes contra el transport de residus radiaoactius de baixa i mitjana activitat perquè en cas d'accident durant el transport una gran quantitat de radiació es podria alliberar creant greus problemes per al medi ambient.

Text fet a partir d'informació de la vikipèdia, http://energia-nuclear.net i Greenpeace.

a) Qualsevol àtom d'urani es pot utilitzar en el procés d'obtenir energia elèctrica a partir de la fissió nuclear? Raona la resposta.

No es pot utilitzar qualsevol àtom d’urani, l’únic àtom d’urani amb el qual es pot obtenir energia elèctrica per mitjà de la fissió nuclear és l’urani-235. Com aquest és molt escàs, s’enriqueix l’urani-238 per a transformar-lo en urani-235 i poder-lo fissionar.

b) Tot el món està d'acord amb l'ús de l'energia nuclear? Argumenta amb les teues paraules la resposta.

No tot el món està d’acord amb l’ús d’energia nuclear, perquè aquest tipus d’energia genera residus molt contaminants que poden ser molt perillosos tant per a les persones com per al medi ambient en cas que ocórrega un accident. A més, aquests tipus de residus no es poden reciclar i duren moltíssims anys.

c) Tots els residus nuclears d'una central nuclear en Espanya s'emmagatzemen en la mateixa central nuclear? Raona la resposta.

No s'emmagatzemen tots en la mateixa central on es produeixen. A les centrals nuclears es generen tres tipus de residus que són: els de baixa, mitjana i alta activitat radioactiva. Depenent de quin tipus de residu es tracte s'emmagatzema a un lloc o a un altre. En el cas dels residus de baixa i mitjana activitat, aquests s’emmagatzemen en bidons en el Centre d’emmagatzematge de “El Cabril”, en Còrdova, no es queden en la mateixa central. Els residus d’alta activitat radioactiva, sí que són emmagatzemats temporalment en la mateixa central on es generen, en unes piscines d’aigua, especials, construïdes per a eixe fi.

d) Per als grups ecologistes com Greenpeace, quina seria la solució per acabar amb els residus radioactius?

Per als grups ecologistes, la millor solució seria deixar de produir energia en centrals nuclears i produir-la per altres vies. Però com aquesta solució de moment no és possible, aquestes organitzacions recomanen que tots els residus que es produïsquen, tant de baixa, mitjana o alta activitat radioactiva haurien de mantenir-se al lloc on es produeixen per mitjà de l’emmagatzematge individual en contenidors en sec, en superfície i en un lloc accessible i vigilat, on sempre puguen ser recuperats i així augmentar la seguretat i evitar riscos de contaminació per la manipulació i el transport d’aquests.

Exàmen de prova sobre l'àtom

1. Indica raonadament si les següents afirmacions són vertaderes o falses.

a) Els electrons són partícules sense càrrega elèctrica.

Fals. Els electrons són partícules amb càrrega elèctrica negativa. Els neutrons són les partícules que no tenen càrrega elèctrica.

b) En l'àtom es poden distingir dues parts: el nucli i l'escorça electrònica.

Vertader. En l’àtom distingim el nucli format principalment per protons i neutrons i carregat amb càrrega positiva (perquè els protons tenen càrrega positiva i els neutrons no en tenen) i on es troba més del 99% de la massa de l’àtom; i l’escorça, formada per electrons, amb càrrega negativa i pràcticament sense massa.

c) El nucli ocupa quasi tot l'àtom.

Fals. El nucli ocupa molt poc espai, el radi del nucli és 10.000 vegades menor que el radi de l’àtom. El nucli seria com una oliva al centre d’un camp de futbol.

d) Els protons tenen, en valor absolut (sense considerar el signe), més càrrega que els electrons.

Fals, els protons i els electrons tenen la mateixa càrrega en valor absolut.

e) Els protons i els neutrons tenen aproximadament la mateixa massa.

Vertader. Els protons tenen una massa de 1,6726x10(-27) Kg i els neutrons 1,6749x10(-27)Kg, com veiem, pràcticament la mateixa.

f) La massa dels protons és menor que la dels electrons.

Fals. Els protons tenen molta més massa que els electrons, un protó té una massa de 1,6729x10(-27) Kg i un electró molt més menuda, de 9,1093x10(-31) Kg

g) En el nucli tenim els protons i els electrons

Fals. El nucli està format principalment per protons i neutrons. Els electrons es situen en l’escorça electrònica de l’àtom.

h) En l'escorça electrònica es situen els electrons i els neutrons.

Fals. En l’escorça electrònica es situen només els electrons. Els neutrons estan al nucli junt amb els protons.

i) El nombre atòmic (Z) és el nombre de neutrons que hi ha en un nucli.

Fals. El nombre atòmic (Z) és el nombre de protons que trobem en el nucli de l'àtom. Per a saber el nombre de neutrons haurem de restar-li al número màssic (Suma de neutrons i protons), anomenat (A) el nombre atòmic (Z).

j) El nombre màssic indica el nombre de partícules que hi ha en un nucli (la suma dels protons i els neutrons) i es representa per la lletra Z.

Fals. El nombre màssic indica el nombre de protons i neutrons que hi ha en el nucli de l’àtom i es representa per la lletra A.

2. El radi d'un àtom, si es considera que aquest és esfèric, és de l'ordre de 10-10 m i el del seu nucli de 10-14 m. Per la seua banda una pilota de golf té un radi de 2,1 cm. Si es considera que la grandària del nucli de l'àtom és el de la pilota de golf, a quina distància estarien els electrons més llunyans? Indica raonadament si la major part de l'àtom està ple de partícules o està buit.

Per a calcular a la distància que estarien els electrons utilitzaré una regla de tres, en la que:

radi del nucli de l’àtom 10(-14) ----------------radi de l’àtom 10(-10) on estan els electrons

radi de la pilota de golf 2,1 cm ----------------- x (on estarien els electrons en la pilota)

x= 2,1•10(-10) /10(-14) = 2,1•10(4) = 21000 cm = 210 m

Pel que direm que, els electrons més allunyats es trobarien a uns 210 metres del nucli. La major part de l’àtom està buit, ja que el nucli és molt xicotet i molt dens, com ens diu l’enunciat el radi de l’àtom és 10000 vegades més gran que el radi del seu nucli.

3. Si saps que per al clor (Cl) Z=17 i que es té un àtom de Cl que té A=35, calcula raonadament el nombre de protons, neutrons i electrons d'aquest àtom. Indica raonadament el nombre d'electrons que hi haurà en cada capa.

En un àtom neutre el nombre de protons és igual que el nombre d’electrons, com que Z és el nombre de protons i ens diu que és 17, sabem que els electrons també seran 17.

Per a saber el nombre de neutrons, com sabem que A=35 (nombre de protons més neutrons), aleshores,

35 (total) – 17 (protons) = 18 (neutrons).

El Cl té 17 protons, 17 electrons i 18 neutrons.

Per a saber com es situen els electrons en les capes utilitzem la fórmula 2n2 (2 n al quadrat), en el que "n" és el nombre de la capa. Els electrons es van situant capa rere capa, i no passen a la capa següent fins que no estiga totalment saturada l’anterior. En la 1ª capa hi ha 2 electrons (2•1(2)), en la segona 8 electrons (2•2(2)), en la tercera caben 18 electrons, però aquesta no estarà completa del tot i en ella només hi haurà 7 electrons.

Pel que direm que en la primera capa hi haurà 2 electrons, en la segona 8 i en la tercera 7.

4. Utilitzant el model planetari representa un àtom de sodi (Na) del que saps que Z=11 i A=23.

Explica el dibuix que fet i explica la distribució dels electrons en cada capa. Justifica el nombre de protons i neutrons que hi ha en el nucli.

Com ens diu que Z=11 ja sabem que té 11 protons, i com és neutre també sabem que té 11 electrons. Com ens diu que A=23 podem calcular el nombre de neutrons 23-11=12, es a dir, tindrà 12 neutró. 11 protons, 11 electrons i 12 neutrons.

Aquests electrons estaran situats en 3 capes, en la primera hi haurà 2 electrons, en la segona 8 i en la tercera 1 electró (2+8+1 = 11).

L'àtom

L’àtom és la unitat fonamental de la matèria, tant dels éssers vius com dels inerts. Encara que aquesta paraula vol dir indivisible. És la partícula més menuda en què un element pot ser dividit sense perdre les seues propietats químiques, però sí que es pot dividir en moltes altres partícules més menudes anomenades partícules subatòmiques, les principals són els electrons, els protons i els neutrons. Les relacions que s’estableixen entre aquestes partícules que formen els àtoms és el que diferència uns àtoms d’altres.

L’àtom és un cos esfèric, rígid i actiu. El que caracteritza a un element és el nombre atòmic, que és el nombre de protons que tenen els àtoms d'aquest element. Cada àtom està format per un nucli, molt xicotet (compost per protons i neutrons, quasi sempre en la mateixa quantitat) on es troba la major part de la massa d’aquest; i per l’escorça electrònica, formada per un o més electrons.

Respecte a la grandària, aquests tenen una mida molt menuda. Es mesura en “Angstrom” i equival a 10-10 m (0,00000001 m). L’àtom més lleuger que es coneix és l’àtom d’hidrogen, amb un diàmetre de 10-10m (0,0000000001 m) i una massa de 1,7 x 10-27 kg. La partícula més gran que el forma és el neutró, i la més menuda l’electró.

Respecte al pes, la partícula més pesada és també el neutró, que té una massa de 1,6749•10-27 Kg, molt pareguda a la del protó que és de 1,6726•10-27; i la menys pesada és l’electró, que quasi no pesa res, el seu pes és de 9,1•10-31. Els protons pesen unes 1.836 vegades més que els electrons.

Respecte a la càrrega, els protons tenen càrrega elèctrica positiva, els electrons negativa, mentre que els neutrons són els únics elements que no tenen càrrega elèctrica perquè estan formats per protons i electrons (pel que es neutralitza la càrrega). Per tant, direm que, un àtom és neutre elèctricament si està format pel mateix nombre de protons que d’electrons. Però un àtom pot guanyar o perdre electrons sense modificar la seua identitat química, transformant-se en un ió, que és una partícula en una càrrega diferent de zero. Si un àtom té més o menys electrons que protons, direm que té una càrrega negativa o positiva respectivament.

El nucli de l’àtom està format per protons i neutrons. Els neutrons són els únics elements que no tenen càrrega elèctrica i pesen més o menys igual que els protons. Quan es troben lliures, sense pertànyer al nucli d’un àtom, es desintegren en un protó, un electró i un neutrino. Els protons i els neutrons estan agrupats al centre de l’àtom i formen el nucli d’aquest, mentre que els electrons estan orbitant al voltant del nucli de l’àtom. A diferència dels neutrons, aquests són estables també fora del nucli de l’àtom.

L’escorça de l’àtom està formada per electrons, aquests es troben al voltant del nucli. La quantitat d’electrons d’un àtom en estat basal és igual a la quantitat de protons que conté el nucli, és a dir, el nombre atòmic. Pel que un àtom en aquestes condicions tindrà una càrrega elèctrica neutra.

Hi ha diferents models que expliquen com estan formats els àtoms, centrant-nos en el model de Bohr-Rutherford direm que l’àtom està format per un nucli central format per protons (amb càrrega positiva) i pels electrons, que giren al voltant del nucli en forma circular, descrivint unes òrbites que s’anomenen capes d’energia (una capa no és una òrbita), que va nomenar amb una lletra majúscula (K, L, M, N O, ...). Un àtom pot tindre vàries capes d’energia (unes dins d’unes altres) i cada una tindrà un cert nombre d’electrons, que poden canviar de capa a mesura que absorbeixen o perden energia (com més s’allunyen del nucli més energia perden).

Cada capa d’energia pot contenir un nombre màxim d’electrons i està associada amb un particular rang d’energia en funció de la distància que es troba del nucli. En un àtom estable, perquè cada capa puga contenir electrons, les capes anteriors (interiors) han d’estar completament ocupades. Els electrons es col·loquen de la capa més propera al nucli cap arrere i fins que una no està saturada, no es col·loquen en la següent. Els electrons de la capa més externa poblada, anomenada capa de valència, determina les propietats químiques de l’àtom i és l’única que pot estar parcialment buida. La quantitat total de capes dependrà del nombre total d’electrons.

El nombre màxim d’electrons que permet cada capa es bassa en la fórmula 2n2, en la que “n” és el nombre de capa. Per tant, un àtom d’hidrogen que té 1 electró sols tindrà una capa, la K, parcialment plena (el màxim en aquesta són 2), un àtom d’heli que té 2 electrons tindrà també només 1 capa, la K, i estarà plena. En el cas del Liti que té 3 electrons, tindrà la capa K saturada i la L amb 1 electró. En aquesta imatge observem exemples d'altres elements.

Examen de prova sobre separació de substàncies

1. Amb un embut i un paper de filtre es pot fer una filtració. Raona en quin dels següents casos et serà útil fer una filtració i en quins casos no.

a) Una mescla de sal i pebre negre en pols.

No es pot filtrar, perquè les dues substàncies són sòlides i es quedarien en el paper de filtre.

b) Una mescla d'aigua i pebre negre en pols.

Sí que es pot filtrar. L’aigua es filtraria perquè és un líquid, però el pebre negre es quedaria en el filtre perquè és un sòlid que no es dissol amb aigua.

c)  Una mescla d'oxigen i aigua.

No es pot filtrar perquè com l’oxigen és un gas no es quedaria en el filtre i l’aigua sí que el travessaria.

d)  Una dissolució de nitrat de potassi en aigua. Dada: el nitrat de potassi és soluble en aigua.

No es pot separar. Perquè com el nitrat de potassi és soluble en aigua, les dues substàncies travessaran el filtre. 

e)  Una dissolució de sucre en aigua.

No es pot separar. Perquè el sucre és soluble en l’aigua i estarà dissolt en aquesta, per tant, les dues substàncies travessaran el filtre.

2. En un experiment es reparteix una mostra amb sorra, sal, llimadures de ferro i trossos xicotets de suro. Es separa la mescla en 4 passos seguint el procediment abaix indicat on W, X, Y i Z representen els 4 components de la mescla. Raona quina lletra representa a cada component.

W representa les llimadures de ferro perquè atrauen l’imant.

X representa els trossos xicotets de suro perquè aquests suren en l’aigua.

Y representa la sorra perquè aquesta no es dissol en l’aigua i es pot separar per filtració.

Z representa la sal perquè aquesta es dissol amb l’aigua.

3. La solubilitat de la cafeïna és molt major en diclormetà que en aigua. A més, el diclormetà és immiscible amb l'aigua i més dens que aquest. Per açò es pot extraure la cafeïna d'una beguda de cola. Explica quin procediment seguiràs en el laboratori per fer l'extracció de la cafeïna d'un refresc de cola.

Mesclem el refresc de cola amb el diclormetà en un embut de decantació, aleshores, la cafeïna es dissol en el diclormetà i la resta del refresc no es dissol. El diclormetà i la cafeïna al tindre major densitat que la resta del refresc es queden baix. Després deixem passar la mescla del diclormetà amb la cafeïna i la recollim en un vas de precipitats. 
La destil·lació és un procés que s'ha de fer més d'una vegada perquè sempre s'evapora i no s'aconsegueix una separació de substàncies completa. És més, amb la destil·lació només es pot aconseguir etanol del 96% de puresa.

4.   Explica raonadament quina propietat física es la responsable de que es puga separar l'alcohol d'una beguda alcohòlica en una destil·lació.

La destil·lació es bassa en el punt d’ebullició dels líquids, perquè l’alcohol i l’aigua tenen una temperatura d’ebullició diferent. Per tant, si calfem la mescla d’aigua en alcohol, l’alcohol s’evaporarà abans perquè la seua temperatura d’ebullició és inferior a la de l’aigua, quan s’arribe a la temperatura d’ebullició de l’alcohol, aquest s’evaporarà quedant només l’aigua. Aquest procés s'ha de fer varies vegades perquè en la destil·lació sempre s'evapora aigua i no s'aconsegueix una separació de substàncies completa. És més, amb la destil·lació només es pot aconseguir etanol del 96% de puresa.

5.   Explica raonadament com separaries una mescla de sulfat de coure (II) i sofre si tens en compte les característiques de les dos substàncies:

	Estat a temperatura ambient	Soluble en aigua	Propietats magnètiques
Sulfat de coure (II)	Sòlid	Sí	No
Sofre	Sòlid	No	No

Com podem veure en la taula, l’única diferència entre el sulfat de coure (II) i el sofre, és que el sulfat de coure (II) és soluble en aigua i el sofre no, ja que els dos són sòlids i cap d’ells té propietats magnètiques. Per tant, per a separar la mescla hem d’afegir-li aigua i així el sulfat de coure (II) es dissoldrà, després, per filtració separarem el sofre de l’aigua en la qual està dissolt el sulfat de coure (II). Ja tenim el sofre separat. Seguidament, per a separar el sulfat de coure (II) de l’aigua escalfarem la dissolució i l’aigua s’evaporarà i quedarà només el sulfat de coure (II).