TEMA 1TEMA 1

L’ESTRUCTURA L’ESTRUCTURA DE LA MATÈRIADE LA MATÈRIA

AVANTGUARDA A LA AVANTGUARDA A LA RECERCA CIENTÍFICARECERCA CIENTÍFICA

Una de les teories científiques més Una de les teories científiques més innovadores i actuals que intenta explicar innovadores i actuals que intenta explicar com funciona l’Univers al qual vivim és: com funciona l’Univers al qual vivim és:

LA TEORIA DE CORDESLA TEORIA DE CORDES

TEORIA DE CORDESTEORIA DE CORDES Aquesta teoria proposa que la part més Aquesta teoria proposa que la part més

petita en la què es pot subdividir qualsevol petita en la què es pot subdividir qualsevol part de l’Univers és una “corda” que pot part de l’Univers és una “corda” que pot tenir el següent aspecte:tenir el següent aspecte:

ESPAIESPAI -- TEMPSTEMPS De manera que, si poguèssim mirar amb De manera que, si poguèssim mirar amb

un microscopi molt potent (tant que un microscopi molt potent (tant que encara no s’ha pogut fabricar), l’espai i el encara no s’ha pogut fabricar), l’espai i el temps que percibim seria així:temps que percibim seria així:

TOTES LES CORDES TOTES LES CORDES VIBRENVIBREN

Aquestes cordes vibren com ho fan les Aquestes cordes vibren com ho fan les d’una guitarra…d’una guitarra…

i, en lloc de manifestar-se en forma de i, en lloc de manifestar-se en forma de diferents tipus de sons, es manifesten en diferents tipus de sons, es manifesten en forma de:forma de:

FORÇAFORÇA ENERGIA ENERGIA MATÈRIAMATÈRIA

FORÇA:FORÇA:

- Es produeix com intercanvi de partícules:- Es produeix com intercanvi de partícules:

FORÇA GRAVITATÒRIAFORÇA GRAVITATÒRIA

FORÇA ELECTROMAGNÈTICAFORÇA ELECTROMAGNÈTICA

FORÇA NUCLEAR FORTAFORÇA NUCLEAR FORTA

FORÇA NUCLEAR DÈBILFORÇA NUCLEAR DÈBIL

ENERGIAENERGIA

E. ELÈCTRICA E. ELÈCTRICA

E. POTENCIALE. POTENCIAL

CINÈTICACINÈTICA

CALORÍFICACALORÍFICA

MATÈRIAMATÈRIA

És tot allò que té massa i ocupa un volum.És tot allò que té massa i ocupa un volum.

D’aquest aspecte ens ocuparem D’aquest aspecte ens ocuparem aquest curs.aquest curs.

COM S’ORGANITZA LA COM S’ORGANITZA LA MATÈRIA?MATÈRIA?

Segons la manera com vibren aquestes Segons la manera com vibren aquestes cordes apareixen diferents tipus de cordes apareixen diferents tipus de partícules.partícules.

Les més importants i estables són:Les més importants i estables són:

QUARKSQUARKS ELECTRONSELECTRONS

Aquestes partícules s’uneixen formant els:Aquestes partícules s’uneixen formant els:

ÀTOMSÀTOMSFormats per:Formats per:- Nucli: - Nucli: - PROTONSPROTONS : formats per 3 quarks:: formats per 3 quarks:

(2 ups i 1 down)(2 ups i 1 down) - - NEUTRONSNEUTRONS : formats per 3 quarks:: formats per 3 quarks:

(2 down i 1 up)(2 down i 1 up)

-ESCORÇA: - -ESCORÇA: - ELECTRONSELECTRONS

Els àtoms s’uneixen formant:Els àtoms s’uneixen formant: MOLÈCULESMOLÈCULES

XARXES CRISTAL·LINESXARXES CRISTAL·LINES

Amb aquestes Amb aquestes combinacions d’àtoms…combinacions d’àtoms…

Es formen totes les substàncies que Es formen totes les substàncies que coneixem, tant:coneixem, tant:- Les - Les naturalsnaturals: :

- Com les - Com les artificialsartificials::

MODELS ATÒMICSMODELS ATÒMICS L’home sempre ha intentat explicar la L’home sempre ha intentat explicar la

naturalesa…naturalesa… Al llarg de la Història va a proposar Al llarg de la Història va a proposar

diferents models per explicar com estaven diferents models per explicar com estaven formades totes les substàncies formades totes les substàncies materials… materials…

DEMÒCRITDEMÒCRIT (460 a.c. – 370 a.c)(460 a.c. – 370 a.c)

Va esser un filòsof grec que va pensar Va esser un filòsof grec que va pensar que la matèria podia estar formada per que la matèria podia estar formada per

unes partícules petites que va anomenar unes partícules petites que va anomenar ÀTOMS ÀTOMS

(en grec antic significa: indivisible)(en grec antic significa: indivisible)

DALTONDALTON(1808)(1808)

THOMSONTHOMSON18971897

RUTHERFORDRUTHERFORD19111911

BOHRBOHR19131913

MECÀNICO-QUÀNTICMECÀNICO-QUÀNTIC(actual)(actual)

PARTÍCULESPARTÍCULES(símbol)(símbol)

MASSAMASSA(u)(u)

CÀRREGACÀRREGA

PROTÓPROTÓ(p(p++))

11 ++

NEUTRÓNEUTRÓ(n(n00))

11 00

ELECTRÓELECTRÓ(e(e--))

1/20001/2000 --

NUCLINUCLI

Nombre atòmic Nombre atòmic Z = pZ = p++

Nombre màssic Nombre màssic A = pA = p++ + n + n00

ISÒTOPS

Àtoms d’un mateix element (igual nombre de p+) amb diferent nombre de n0.

Tenen = Z i ǂ A

ELECTRONSELECTRONS Els electrons es troben a uns espais (amb diferents formes) al Els electrons es troben a uns espais (amb diferents formes) al

voltant del nucli anomenats:voltant del nucli anomenats:

ORBITALS ATÒMICSORBITALS ATÒMICS- N’hi ha quatre tipus: s, p, d, fN’hi ha quatre tipus: s, p, d, f

(Per recordar-los: “(Per recordar-los: “ssooppa a dde e ffideus”)ideus”)

- De “De “ss” només n’hi ha 1” només n’hi ha 1- De “De “pp” n’hi ha 3” n’hi ha 3- De “De “dd” n’hi ha 5” n’hi ha 5- De “De “ff” n’hi ha 7” n’hi ha 7

ORBITALS ORBITALS ATÒMICSATÒMICS

ff

dd

pp

ss

Dins cada orbital només pot haver-hi 2 eDins cada orbital només pot haver-hi 2 e --

Per tant:Per tant:- Dins els orbitals “Dins els orbitals “ss ” hi caben: 2 x 1 = ” hi caben: 2 x 1 = 22- Dins els orbitals “Dins els orbitals “pp ” hi caben: 2 x 3 = ” hi caben: 2 x 3 = 66- Dins els orbitals “Dins els orbitals “dd ” hi caben: 2 x 5 = ” hi caben: 2 x 5 = 1010- Dins els orbitals “Dins els orbitals “ff ” hi caben: 2 x 7 = ” hi caben: 2 x 7 = 1414Per saber com es col·loquen s’utilitza el ...Per saber com es col·loquen s’utilitza el ...

DIAGRAMA DE DIAGRAMA DE MÖELLERMÖELLER

L’ÀTOM ÉS L’ÀTOM ÉS ELECTRICAMENT ELECTRICAMENT

NEUTRENEUTRE L’àtom normalment té el mateix nombre L’àtom normalment té el mateix nombre

de protons que electrons, per tant, el de protons que electrons, per tant, el nombre de càrregues positives es igual al nombre de càrregues positives es igual al de negatives i així l’àtom és electricament de negatives i així l’àtom és electricament neutre.neutre.

+ = -+ = -

Però potser l’àtom perdi o guanyi Però potser l’àtom perdi o guanyi electrons quedant carregat, així electrons quedant carregat, així s’anomena: s’anomena: IÓIÓ ..

Si perd electrons llavors hi ha més protons Si perd electrons llavors hi ha més protons que electrons i així l’àtom està carregat que electrons i així l’àtom està carregat positivament i s’anomena: positivament i s’anomena: CATIÓCATIÓ ..

Si guanya electrons llavors hi ha més Si guanya electrons llavors hi ha més electrons que protons, l’àtom queda electrons que protons, l’àtom queda carregat negativament i s’anomena: carregat negativament i s’anomena: ANIÓANIÓ ..