GUIA DE AUTOAPRENDIZAJE.
DOCENTES: MARTHA MENA ROA
ASIGNATURA: CIENCIAS NATURALES. e-mail: [email protected] Teléfono:
3218197112 Profesora: Martha Mena Roa FECHA: 13 -09 - 2021 PERIODO: 4 GRADO: Noveno, grupos 1-2-3 GUÍA N°: 1 EJE TEMÁTICO: Propiedades de los elementos químicos, Configuración electrónica
PROPOSITO DE APRENDIZAJE: Explico y utilizo la tabla periódica como herramienta para predecir procesos químicos.
EVIDENCIA DE APRENDIZAJE: Predice en forma oral o escrita algunas de las propiedades periódicas de los elementos a partir de ubicación en la Tabla Periódica de los elementos.
Bienvenidos a esta nueva aventura de aprendizaje. En este cuarto periodo se desarrollará la unidad de química. Para
ello, se realizará un breve repaso sobre las propiedades químicas de los elementos y configuración. Para este periodo
debes hacer uso de la tabla periódica de los elementos químicos. En vista de que la guía de aprendizaje se propone
para el trabajo autónomo en casa y ahora en el colegio y para estudiantes que no tienen conectividad, en este
documento se encuentra la teoría suficiente para que resuelvas cada actividad. Las actividades están
discriminadas en 3 semanas (3) con el propósito de que puedas realizar una mejor distribución de tu tiempo
en el desarrollo de las actividades y de tu aprendizaje autónomo.
Ten en cuenta las siguientes orientaciones para la entrega de las actividades evaluativas programadas de
acuerdo con las orientaciones institucionales:
1. Debes tener presente que la entrega de actividades no debe exceder la fecha máxima estipulada en el
cronograma o según la programación institucional, para tener derecho a su respectiva valoración y posterior
retroalimentación.
2. La entrega para los estudiantes que tienen excusa y por lo tanto deben desarrollar el trabajo en casa, éste
debe tener una portada en la que se evidencie claramente nombres y apellidos completos del estudiante, grado
y curso, periodo, área y nombre del docente; además, un asunto indicando el producto que envías, el correo
aparece en la parte superior de la guía. Y no olvidar que los escritos deben ser realizados a mano con
letra legible, tinta de lapicero, no con lápiz, marcar cada página con puño y letra.
3. Recuerda que la entrega de las actividades es la forma que tienes de demostrar tu presencia en el proceso
escolar.
SEMANA 1:
ACTIVIDAD 1. HACER:
Realice un resumen en su cuaderno de la siguiente lectura, subraye las palabras desconocidas y
búsquelas en el diccionario. Es importante que realice una lectura a conciencia para que pueda desarrollar las actividades
propuestas en la formación psicomotriz.
Esta actividad, debes desarrollarla en casa y mostrar evidencia en tu cuaderno.FORMACIÓN INTELECTUAL
Propiedades de los elementos químicos
Quizás cuando se le pregunta a un químico cuál es el instrumento más valioso que tiene en el laboratorio,
seguramente responda que la tabla periódica.
La tabla es, sin lugar a dudas, una herramienta vital para el desarrollo de la química, ya que una vez se entiende su
organización y estructura, es posible predecir reacciones químicas, establecer propiedades de algunos elementos,
etc.
La tabla periódica es un instrumento y como tal hay que aprenderla a manejar, ya que de ella se puede obtener
muchos datos de los diferentes elementos químicos.
Allí se encuentran relacionados datos muy específicos que permiten establecer tanto las características
químicas como físicas de los elementos.
Criterios de organización de los elementos de la tabla periódica
El número atómicoUn criterio de organización de los elementos de la
tabla periódica es el número atómico, el cual
corresponde al número de electrones y de protones
que tiene cada elemento. Un átomo tiene
normalmente el mismo número de electrones y de
protones. Así, por ejemplo, el átomo de hidrógeno
se representa como H, tiene un protón en su
núcleo y un electrón girando a su alrededor. Por
otra parte, el átomo de helio tiene dos electrones
girando alrededor de este. Al número de protones
de un átomo se le denomina número atómico (Z),
por lo que cada elemento tiene su número atómico
único.
El número de electrones y de neutrones de un
átomo puede variar y sigue siendo el mismo átomo;
pero si
1
Tomado y adaptado de Secundaria Activa. 8°
cambia el número de sus protones cambia
totalmente dicho átomo.
Períodos y grupos de la tabla periódica
Los elementos se ordenan en la tabla periódica de
acuerdo con sus números atómicos, desde el
número 1, que corresponde al hidrógeno (H), hasta
el 109, que es para el meitnerio (Mt); al hacer el
ordenamiento se forman filas horizontales y
columnas verticales.
A las filas horizontales se les llama períodos y se
les designa con números el 1 al 7 o con las letras
K, L, M, N, O, P y Q. Los elementos que los forman
están acomodados en orden creciente de su
número atómico.
En los periodos se acomodan
los átomos que tienen el mismo número de niveles
de energía.
Cada período o nivel de energía se caracteriza por permitir un número máximo de electrones y se determina con la fórmula 2(n)2, donde n = nivel de energía. Además,
se debe tener presente que el último nivel de energía de un átomo no podrá contener más de ocho electrones. El término grupo representa los elementos de una columna vertical de la tabla. Existen dieciséis grupos, de
los cuales siete se representan con los números romanos I, II, III, IV, V, VI, VII y van acompañadas de la letra (A); a una octava VIII se le representa con el número cero (0) y no se le escribe la letra (A).
Los otros ocho grupos se representan con los números romanos I, II, III, IV, V, VI, VII y la letra (B), exceptuando la familia VIII, a la cual no se le acompaña con la letra B.
Actualmente, para evitar las confusiones de A y B, los grupos se numeran del 1 al 18. Los elementos de un grupo son similares en propiedades físicas y químicas. De acuerdo con estas propiedades, en algunos casos los grupos reciben
un nombre particular, o bien, el nombre de uno de
los elementos que la constituyen. El grupo de los gases raros o inertes cuenta con elementos bastante conocidos, tal es el caso del helio (He), el cual es utilizado para inflar los globos que flotan en el aire, el neón, el mismo con el que se llenan tubos de vidrio utilizados para anuncios luminosos.
FIGURA 1.TABLA PERIÓDICA DE LOS ELEMENTOS QUÍMICOS.
Valencias
En la naturaleza, los átomos se combinan para formar compuestos. Los electrones que el átomo posee en el último nivel de energía son los que generalmente forman los enlaces químicos; dichos electrones reciben el nombre de electrones de valencia.
A la capacidad para combinarse que tiene un átomo de cada elemento se le llama valencia y depende del número
de electrones que puede perder o ganar el átomo en su último nivel de energía, durante una reacción química. Así se tiene que los átomos que presentan de uno a tres electrones de valencia en su última capa, pueden perderlos cuando se combinan con otros átomos, convirtiéndose en iones positivos. Por ejemplo, cuando el átomo de sodio pierde su electrón de valencia se transforma en un ión Na+ (monovalente), o cuando el
valencia, queda como ión Ba+2 (divalente). Se llama ión
al átomo que ha ganado o perdido electrones.
Los átomos que tienen en su último nivel de 5 a 7 electrones de valencia, tienden a ganar electrones, convirtiéndose en iones negativos. Así sucede con un átomo de cloro, que tiene 7 electrones en su último nivel de energía, se transforma en un ión Cl- al ganar un electrón, pero también existen otros átomos como el oxígeno y el fósforo, que al ganar dos o tres electrones respectivamente se convierten en iones negativos, el del oxígeno, con valencia O-2 (divalente negativo), y el del
fósforo P-3 (trivalente negativo) respectivamente.
Algunos elementos presentan dos o más valencias debido a la capacidad de combinación que poseen, lo que les permite perder o ganar electrones en diferente proporción, dependiendo de los elementos con los que se combinen.
Para la formación de compuestos es importante considerar la valencia de los átomos.
Para ejemplificarla, consideremos los elementos (Na+1) sodio con valencia + 1 y (O-2) oxígeno con valencia – 2;
En primer lugar, se escribe el símbolo seguido de su valencia como exponente, ya sea positiva o negativa: Na+1, O-2 Enseguida, se cruzan las valencias, es decir, la
valencia del oxígeno se le escribe al sodio como subíndice y la del sodio al oxígeno: Na2O1.
Sin embargo, el subíndice 1 no se escribe, quedando finalmente el compuesto NaO.
(oxido de sodio)
Los elementos químicos se pueden encontrar en estado sólido, líquido o gaseoso. Sólidos como el oro, la plata y el cobre; líquido como el bromo o el mercurio, y gaseosos como el hidrógeno, el oxígeno y el nitrógeno.
Metales y no metales
En la tabla periódica se puede observar una línea que va desde el boro hasta el astato. Esta línea separa los elementos metálicos a la izquierda, de los no metálicos a la derecha. Los elementos que están a lado y lado de esa línea se conocen como metaloides. Cuanto más a la derecha y arriba en la tabla esté un elemento, mucho menor será su carácter metálico. Por ejemplo, el F es el elemento menos metálico que hay; mientras que el Fr es el que está más abajo y a la izquierda, es el elemento más metálico (verifique esta información en la tabla periódica).
En los elementos metálicos, la actividad química es más grande cuanto más pequeño es el número de grupo. y crece también al aumentar el número de período.
Son más activos los elementos del grupo I A que los del II A. Dentro del grupo I A es más activo el potasio (K) que el sodio (Na). En otras palabras, cuanto más grande es el núcleo de un átomo metálico, mayor será su capacidad para reaccionar formando compuestos. En el caso de los no metales, cuanto más pequeño es su núcleo, mayor capacidad tendrán de atraer electrones. Dentro del grupo VII A, el cloro es más activo que el bromo. Un ejemplo es el agua de mar. El 75% de las sales disueltas en el mar corresponde al cloruro de sodio, y el 25% restante son gran número de sales, entre las que se encuentran los bromuros. Ello demuestra la mayor actividad química del cloro para formar compuestos, sobre el bromo. La formación de compuestos está en función de las valencias que tiene un átomo
Propiedades periódicas2
Los elementos tienen una serie de propiedades que varían regularmente en la Tabla Periódica que se denominan propiedades periódicas. Todas estas propiedades dependen del tamaño atómico, de los electrones del último nivel de energía y de la carga nuclear (número de protones en el núcleo). Si se analizan las estructuras de los átomos de los elementos que conforman un grupo en la Tabla Periódica, se observa de
arriba hacia abajo que, a lo largo de dicho grupo, y al pasar de un elemento a otro, aumenta el número de niveles de energía, ocasionando con ello la disminución de la atracción entre el núcleo del átomo y sus electrones del último nivel. Por otro lado, si se analiza lo que ocurre en los elementos que se encuentran de izquierda a derecha en un mismo periodo de la tabla, se observa que, aunque el número de niveles es constante, existe un
2 Tomado y adaptado de Propiedades periódicas.
aumento de protones (aumento del número atómico) y, por consiguiente, un aumento del número de electrones, dado que el átomo es neutro. Esto aumenta la atracción entre el núcleo (protones) y los electrones del último nivel de energía, lo que provoca una disminución en el radio atómico, es decir, una disminución en el tamaño. La primera propiedad es el tamaño atómico. Este se mide por el radio, es decir, la distancia entre el centro del núcleo atómico y el electrón más externo del último nivel de energía. En la Tabla Periódica, este aumenta de arriba hacia abajo debido a que, al descender en un grupo, aumentan los niveles de energía y el átomo se hace más grande. Al recorrer un periodo de izquierda a derecha, el número atómico aumenta y aumentan también los electrones; la atracción entre protones y electrones se hace mayor, provocando con esto que el átomo se comprima, es decir, que se haga más pequeño. Imagínese un par de imanes (uno es el núcleo y el otro los electrones): a medida que el imán (núcleo) se hace más grande y fuerte al estar cerca de otro también más fuerte, la atracción entre los dos es mayor. Por ejemplo, si miramos en el cuarto periodo, el As a la derecha del Ge, el As tiene menor radio que el Ge. Y si miramos en el grupo VA, al N y al P, N está arriba de P. Por lo tanto, tiene un menor radio, porque tiene menor número de niveles de energía.
La segunda propiedad es la energía de ionización, que es la energía mínima requerida para quitar un electrón a un átomo neutro. En la tabla periódica, esta energía aumenta de abajo hacia arriba en un mismo grupo debido a que se necesita mayor energía para remover un electrón, por estar éste más cerca al núcleo. En un mismo periodo aumenta de izquierda a derecha porque al pasar de un elemento a otro, los electrones están más atraídos por el núcleo y se necesita más energía para removerlo. Así que, el elemento que menos
energía requiere para quitarle un electrón es el francio y por lo tanto es el que más fácilmente cede los electrones. Esta propiedad permite predecir la formación de cationes o iones positivos.
La tercera propiedad, la afinidad electrónica, es la energía liberada cuando un átomo neutro captura un electrón para formar un ion negativo (anión). En la Tabla Periódica aumenta de la misma forma que la energía de ionización, de abajo hacia arriba en los grupos y de izquierda a derecha en los periodos. Esta propiedad explica la razón por la cual los no metales tienden a formar aniones o iones negativos. Veamos unos ejemplos: el cloro (Cl), el bromo (Br) y el selenio. El cloro tiene mayor afinidad electrónica y energía de ionización que el bromo, y el bromo mayor que las del selenio. La cuarta propiedad periódica es el carácter metálico. Esta es la tendencia de un elemento a ceder electrones. En la Tabla Periódica, esta propiedad aumenta de arriba hacia abajo en los grupos (cuanto más lejos esté el electrón del núcleo, está menos atraído y es más fácil cederlo) y en los periodos disminuye de izquierda a derecha (los electrones están más atraídos y es más difícil liberarlos). Por esta razón, los metales se ubican a la izquierda de la Tabla Periódica.
La quinta propiedad es la afinidad electrónica. Esta propiedad se refiere a la medida de la tendencia que tienen los átomos para atraer los electrones cuando se forma un enlace químico. En la Tabla Periódica, esta propiedad aumenta en los grupos de abajo hacia arriba y en los periodos aumenta de izquierda a derecha. El flúor es el elemento de mayor electronegatividad porque al tener menor número de niveles de energía y mayor atracción por los electrones del último nivel, atrae con mayor facilidad lo electrones comprometidos en un enlace.
SEMANA 2: FORMACIÓN PSICOMOTRIZ
Actividad evaluativa. De acuerdo a las lecturas anteriores y con ayuda de la tabla periódica, realice las
siguientes actividades evaluativas, EN CLASE. No requiere utilizar otras fuentes de información, pues en las
lecturas están los elementos necesarios para su desarrollo. Recuerde que tanto las preguntas (incluyendo
tablas y esquemas) como las respuestas, deben ser escritas a mano y con lapicero de color negro.
1. Escoja de la tabla periódica 15 elementos al azar y elabore con ellos una tabla como la del ejemplo en donde establezca el nombre, el símbolo, el grupo al cual pertenece, el periodo, el número atómico, el estado y si se trata de un elemento metálico o no metálico.
Nombre Símbolo Grupo Periodo A Estado Metálico No metálico
3
Actividad adaptada y modificada de
http://aprende.colombiaaprende.edu.co/sites/default/files/naspublic/plan_choco/cie_8_b1_s4_est.pdf
2. Utilice la Tabla Periódica de la Figura 2 con la representación de los radios atómicos, para responder las siguientes preguntas:
FIGURA 2. TABLA PERIÓDICA CON LOS RADIOS ATÓMICOS.
- ¿Qué sucede con el radio atómico a medida que se desplaza hacia abajo en el grupo? - ¿Qué pasa cuando se desplaza de izquierda a derecha en los periodos?
3. Organice en orden ascendente las siguientes series de elementos, teniendo en cuenta su energía de ionización:
a) Pb, Sn, C b) Sr, Sn, Rb c) Cu, Au, Ag d) F, Sn, As
4 Organice en orden descendente los siguientes elementos de acuerdo a su afinidad electrónica:
a) P, As, y Sb b) K, Ca, y Sc c) F, Ga y P d) Nb, Na y Au
5 Ordene los siguientes elementos en orden ascendente de acuerdo a su carácter metálico:
a) F, I, y Cl b) Ba, Fr, y Mn c) B, N y O d) Pd, In, y Ag
SEMANA 3:
CONFIGURACÓN ELECTRONICA
Según la teoría atómica actual, los electrones de un átomo se organizan alrededor del núcleo en órbitas o niveles, los cuales corresponden a regiones de espacio en las que existe una alta probabilidad de hallar o encontrar un electrón. Cada nivel se puede subdividir en subniveles. A la representación de la forma cómo se distribuyen los electrones en los distintos subniveles de energía se llama configuración electrónica de un átomo. De esta distribución depende gran parte de las propiedades físicas y todas las propiedades químicas del átomo. La distribución de los electrones se fundamenta en los siguientes principios y reglas.
Principio de exclusión de Pauli: en un átomo no pueden existir dos electrones cuyos cuatro números cuánticos sean iguales. Esto significa que en un orbital solo puede haber un máximo de dos electrones, cuyos spin respectivos serán: +1/2 y -1/2. Cada electrón con diferente spin se representa con flechas hacia arriba y hacia abajo.
Regla de la máxima multiplicidad o regla de Hund: cuando hay orbitales de equivalente energía disponible, los electrones se ubican de uno en uno y no por pares. Esto quiere decir que cada uno de los orbitales tiene que estar ocupado por un electrón, antes de asignar un
segundo electrón a cualquiera de ellos. Los spin de estos electrones deben ser iguales.
Principio de Aufbau o de relleno: los electrones van ocupando los subniveles disponibles en el orden en el que aumentan su energía, y la secuencia de ocupación viene determinada por el triángulo de Pauli. Energías relativas: establecen que los electrones comienzan a ubicarse en orbitales de mayor a menor energía.
Ley del octeto: la mayoría de elementos tienden a alcanzar un grado alto de estabilidad, lo cual, en términos
4
Saber el número de electrones que el átomo tiene; basta conocer el número atómico (Z) del átomo en la tabla periódica. Recuerde que el número de electrones en un átomo neutro es igual al número
atómico (Z = p+)
Ubicar los electrones en cada uno de los niveles de energía, comenzando desde el nivel más cercano al núcleo (n = 1).
Respetar la capacidad máxima de cada subnivel (s = 2e-, p = 6e-, d = 10e- y f = 14e-).
químicos, significa que no reaccionan químicamente. En términos de distribución de electrones, en un átomo no pueden existir más de ocho electrones en el nivel más externo de energía.
La manera de mostrar cómo se distribuyen los electrones en un átomo, es a través de la configuración electrónica. El orden en el que se van llenando los niveles de energía es: 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p. El esquema de llenado de los orbitales atómicos, se obtiene utilizando la regla de la diagonal, para ello se debe seguir atentamente la flecha del esquema comenzando en 1s; siguiendo la
flecha se puede ir completando los orbitales con los electrones en forma correcta. (Ver figura 2)
Criterios para escribir la configuración electrónica de un átomo
Todo lo anterior se realiza mediante un diagrama de Müller, de la siguiente manera:
El orden es el que indican las flechas, de arriba hacia abajo, y siguiendo las líneas punteadas.
Por ejemplo, la configuración electrónica del aluminio (Al) se representaría de la siguiente manera:
1. Se sabe que el número atómico del Al es 13, eso significa que tiene 13 protones en su núcleo que a su vez corresponde con 13 electrones que tiene en la zona extranuclear y que el átomo está neutro.
2. Los dos primeros electrones ocupan el nivel 1s. Quedan 11. 3. Los dos siguientes llenan el nivel 2s. Quedan 9.
4.Los seis siguientes ocupan el nivel 2p. Quedan 3.
5. El siguiente nivel es el 3s, que se llena con dos electrones. Queda 1, que se coloca en el nivel 3p (que se queda sin llenar, claro.) Lo anterior se escribiría asíi:
Configuración del Al13 → 1s2
2s2 2p6 3s2 3p1
FIGURA 3. DIAGRAMA DE MÜLLER: CONFIGURACIÓN ELECTRÓNICA DE UN ÁTOMO
INSTITUCIÓN EDUCATIVA NUESTRA SEÑORA DEL PILAR, GUATAPÉ FORMACIÓN PSICOMOTRIZ
ACTIVIDAD EVALUATIVA 1. (SABER Y HACER): Con base en la lectura de la semana anterior, realice las siguientes actividades. NO requiere consultar en otras fuentes de información, pues en los textos están los elementos suficientes para resolver la actividad. (RECUERDA QUE DEBE SER EN EL AULA DE CLASES, ES DECIR, DE MANERA PRESENCIAL).
1. En una tabla, escriba con sus palabras dos características de cada uno de los principios y leyes en los que se fundamenta la distribución de los electrones (configuración electrónica).
2. De acuerdo a la lectura sobre configuración electrónica, ¿Cuáles son los criterios para escribir la configuración electrónica de un átomo?
3. Realice la configuración electrónica de los siguientes elementos: Al, Cr, N, Bi, Au, Cu.
REFERENCIAS.
Propiedades periódicas de la tabla periódica. Recuperado de
http://aprende.colombiaaprende.edu.co/sites/default/files/naspublic/plan_choco/cie_8_b1_s4_est.pdf
i
