Química II
Models, experiments i problemes per comprendre el món físic i químic.
Capítol 1
Espectres atòmics i tècniques espectroscòpiques
3 unitats
-
Començar
Espectres atòmics: evidències per revisar models
Els espectres d’emissió i absorció s’expliquen per transicions entre nivells d’energia quantitzats. La comparació rigorosa de línies permet identificar elements, revisar models atòmics i obtenir informació sobre astres, sempre diferenciant dades, inferències i limitacions.
-
Començar
UV i infraroig per identificar substàncies
UV-visible relaciona les absorcions amb transicions electròniques i permet quantificar mitjançant Beer-Lambert; l’IR relaciona bandes amb vibracions i grups funcionals. La identificació fiable combina dades, contrasta candidates i comunica els límits de la conclusió.
-
Començar
RMN i espectrometria de masses: combinar proves
L’espectrometria de masses aporta m/z, fragments i patrons isotòpics, mentre que la RMN de ¹H informa d’entorns, proporcions i veïnatges. Una estructura només queda justificada si explica totes les dades sense contradiccions i la conclusió explicita els seus límits.
Capítol 2
Principis quàntics de l’estructura atòmica
2 unitats
-
Començar
De Bohr al model mecanoquàntic
Els espectres de línies evidencien nivells d’energia quantitzats, però les òrbites de Bohr no expliquen tota l’evidència. La dualitat, la incertesa i el caràcter probabilístic dels orbitals condueixen a un model que prediu energies i distribucions sense atribuir trajectòries clàssiques als electrons.
-
Començar
Nombres quàntics i configuració electrònica
Els nombres quàntics determinen els estats electrònics possibles, i Pauli i Hund regulen l’ocupació dels orbitals. Les configuracions s’han de justificar mitjançant el recompte d’electrons, l’ordre energètic, les excepcions conegudes i la distinció explícita entre àtoms i ions.
Capítol 3
Taula periòdica i propietats dels àtoms
2 unitats
-
Començar
La llei periòdica: dades i teoria atòmica
La taula periòdica va sorgir de dades experimentals i prediccions contrastables, i avui s'ordena per nombre atòmic. La configuració electrònica explica els períodes, grups i blocs i permet relacionar posició, comportament químic i usos sense confondre elements amb substàncies.
-
Començar
Tendències periòdiques i prediccions
Les propietats periòdiques s’expliquen per la competència entre càrrega nuclear efectiva, apantallament, distància i configuració electrònica. Les dades confirmen tendències globals, però les subcapes i les repulsions expliquen discontinuïtats que cal incorporar a qualsevol predicció rigorosa.
Capítol 4
Enllaç químic i forces intermoleculars
4 unitats
-
Començar
Enllaç, estabilitat i energia de les estructures
El tipus d’enllaç orienta sobre la cohesió, però les propietats depenen de l’estructura completa i de l’energia necessària per separar o mobilitzar-ne les partícules. Els balanços energètics, la mobilitat de les càrregues i l’arquitectura molecular permeten comparar substàncies i materials sense convertir els models en regles absolutes.
-
Començar
Lewis, geometria molecular i polaritat
La unitat connecta tres nivells de representació: Lewis distribueix els electrons, la RPECV prediu la forma tridimensional i la suma vectorial dels dipols determina la polaritat. Les càrregues formals, la ressonància i el contrast amb models permeten revisar i afinar les prediccions.
-
Començar
Cristalls iònics i cicle de Born-Haber
El cicle de Born-Haber aplica la llei de Hess per relacionar atomització, ionització, afinitat electrònica, formació del cristall i entalpia de formació. Una resolució rigorosa declara la convenció reticular, respecta l’estequiometria i interpreta el resultat en relació amb l’estabilitat i les propietats.
-
Començar
Metalls, forces intermoleculars i propietats
Els metalls s’expliquen com xarxes cohesionades per electrons deslocalitzats, mentre que les substàncies moleculars depenen de la dispersió, els dipols i l’enllaç d’hidrogen. La geometria determina la polaritat, i la selecció d’un material exigeix connectar el model amb dades, condicions d’ús, seguretat i impacte.
Capítol 5
Termodinàmica química
3 unitats
-
Començar
Primer principi i equacions termoquímiques
El primer principi estableix ΔU = q + w segons el conveni químic. A pressió constant, ΔH = qp, i les equacions termoquímiques i la calorimetria permeten relacionar aquesta energia amb quantitats de reacció, mesures experimentals i combustibles.
-
Començar
Llei de Hess i càlcul d’entalpies
La llei de Hess permet obtenir entalpies sumant camins compatibles perquè l’entalpia és una funció d’estat. Les entalpies de formació ofereixen un mètode sistemàtic i específic, mentre que les energies d’enllaç proporcionen una estimació molecular que cal aplicar principalment a espècies gasoses.
-
Començar
Entropia, energia de Gibbs i espontaneïtat
El segon principi exigeix que l’entropia de l’univers augmenti en un procés espontani. A temperatura i pressió constants, ΔG = ΔH − TΔS permet predir-ne la direcció, però la rapidesa depèn de factors cinètics diferents.
Capítol 6
Cinètica química
2 unitats
-
Començar
Velocitat de reacció i model de col·lisions
La velocitat de reacció es determina a partir del canvi d’una magnitud química amb el temps i s’interpreta mitjançant pendents. El model de col·lisions explica els efectes de temperatura, concentració, superfície i catalitzadors, mentre que l’experimentació controlada permet contrastar prediccions i delimitar-ne la validesa.
-
Començar
Llei de velocitat i ordres experimentals
La llei diferencial relaciona la velocitat amb les concentracions mitjançant ordres determinats experimentalment. Els quocients permeten trobar els ordres, mentre que la substitució i l’anàlisi dimensional proporcionen k i les seves unitats; tota proposta s’ha de verificar amb dades addicionals.
Capítol 7
Equilibri químic
4 unitats
-
Començar
Equilibri químic: un sistema que continua reaccionant
L’equilibri químic és un estat dinàmic en què les reaccions directa i inversa tenen la mateixa velocitat i la composició macroscòpica es manté constant. La constant K s’expressa amb activitats, depèn de l’equació i de la temperatura, i es relaciona amb la termodinàmica mitjançant ΔrG° = −RT ln K.
-
Començar
Calcular equilibris i relacionar Kc i Kp
La unitat ensenya a escriure constants segons les fases, construir balances ICE, resoldre i comprovar la composició final i relacionar Kc amb Kp. Una resposta completa declara la convenció, rebutja solucions impossibles i interpreta el valor obtingut.
-
Començar
Quocient de reacció i resposta als canvis
Q permet diagnosticar la composició instantània: el sistema evoluciona fins que Q = K. Concentració, compressió, gas inert, temperatura i catalitzador s’han de distingir perquè només la temperatura canvia K i només algunes intervencions modifiquen les variables presents a Q.
-
Començar
Solubilitat, precipitació i equilibris heterogenis
Kps relaciona les concentracions d’equilibri dels ions d’un sòlid poc soluble, mentre que la solubilitat depèn també de l’estequiometria i del medi. La comparació entre Qps i Kps permet predir precipitacions i fonamentar aplicacions, sempre considerant dilució, ió comú i límits pràctics.
Capítol 8
Reaccions àcid-base
4 unitats
-
Començar
Àcids i bases: models i parells conjugats
La unitat compara el model aquós d’Arrhenius amb el model protònic de Brønsted-Lowry i ensenya a seguir H⁺ entre parells conjugats. També separa força, concentració i perillositat, i aplica els parells conjugats a la hidròlisi qualitativa de sals.
-
Començar
pH, Ka, Kb i grau de dissociació
El pH es calcula a partir de les concentracions d’equilibri, no sempre de la concentració inicial. Els soluts forts requereixen sobretot estequiometria; els febles, Ka o Kb, i totes les aproximacions s’han de verificar considerant el grau de dissociació, Kw i la temperatura.
-
Començar
Sals, hidròlisi i aplicacions àcid-base
La hidròlisi d’una sal s’explica identificant els parells conjugats i comparant la força dels equilibris àcid-base. La predicció qualitativa, el càlcul amb Ka, Kb i Kw i l’anàlisi conjunta de propietats, beneficis, exposició i residus permeten justificar decisions responsables.
-
Començar
Volumetries àcid-base: del protocol al resultat
La volumetria àcid-base determina concentracions mitjançant una reacció ajustada i un volum d’equivalència. La interpretació completa integra estequiometria, corba de pH, selecció de l’indicador, tècnica volumètrica, seguretat, incertesa i discussió crítica dels errors.
Capítol 9
Reaccions redox
4 unitats
-
Començar
Redox: ajustar i quantificar transferències
La unitat connecta els nombres d’oxidació amb la identificació d’oxidants i reductors, i desenvolupa l’ajust ió-electró en medi àcid i bàsic. Les equacions ajustades s’apliquen després a càlculs de volumetria, sempre amb controls d’àtoms, càrrega, unitats i qualitat experimental.
-
Començar
Potencials redox i espontaneïtat electroquímica
Una pila combina una oxidació a l’ànode i una reducció al càtode, amb electrons que circulen exteriorment de l’ànode al càtode. Els potencials de reducció permeten calcular la fem i predir l’espontaneïtat, mentre que l’equació de Nernst incorpora l’efecte de la composició no estàndard.
-
Començar
Electròlisi i lleis de Faraday
L’electròlisi força una reacció redox mitjançant una font externa. La càrrega Q = I·t es converteix en mols d’electrons amb F, i la semireacció permet calcular productes, rendiments i límits d’un procés real.
-
Començar
Bateries, piles de combustible i corrosió
Les bateries, les piles de combustible, l’electròlisi i la corrosió s’expliquen mitjançant semireaccions redox, circulació de càrrega i potencials. La tria o protecció d’un sistema requereix, a més, comparar el servei útil, els materials, l’eficiència, la seguretat, la durada i el final de vida amb fonts actualitzades.
Capítol 10
Isomeria
2 unitats
-
Començar
Isomeria estructural: una fórmula, diverses substàncies
Els isòmers estructurals comparteixen fórmula molecular i difereixen en la connectivitat. Poden ser de cadena, posició o funció, i es construeixen sense duplicats mitjançant valències, simetria i nomenclatura; les diferències estructurals expliquen propietats com el punt d’ebullició.
-
Començar
Isòmers espacials i models tridimensionals
La unitat distingeix fórmula, connectivitat, conformació i configuració, i desenvolupa la isomeria E/Z i la quiralitat R/S. També mostra com justificar conseqüències biològiques o materials a partir de models tridimensionals, interaccions i dades, sense atribuir als enantiòmers diferències universals inexistents.
Capítol 11
Reactivitat orgànica
1 unitat
Capítol 12
Polímers
2 unitats
-
Començar
Polímers: de monòmers a materials i residus
La formació d’un polímer connecta l’estructura dels monòmers amb una unitat repetitiva per addició o condensació. L’arquitectura i les interaccions entre cadenes expliquen propietats i aplicacions, mentre que la valoració ambiental exigeix distingir origen, biodegradació i reciclabilitat i considerar tot el cicle de vida.
-
Començar
Una recerca química connectada amb la societat
La unitat guia una recerca col·lectiva des de la formulació del problema fins a una proposta debatuda. Integra protocols, dades, models, propietats químiques, energia, sostenibilitat, fonts, biaixos de gènere i presa de decisions ètiques.