Ciencias, Saludy Medio Ambiente

Docentes 7.o grado

Fase 2, semana 2: 20 al 24 de abril

Orientaciones pedagógicas

MINISTERIODE EDUCACIÓN

Material de apoyo para la continuidad educativaante la emergencia COVID-19

1 | Ciencia, Salud y Medio Ambiente Orientaciones pedagógicas 7.o grado

Unidad 4: El átomo Fecha: del 20 al 24 de abril Contenidos: • El átomo

• Tabla periódica Indicadores de logro: 4.6. Explica correctamente la diferencia entre número atómico y el másico de un

elemento químico. 4.8. Aplica e interpreta con la fórmula: A= Z + n para encontrar el número másico, número

de protones, electrones y neutrones de diferentes átomos. 4.12. Indica, representa y explica con seguridad la posición y las características de los

grupos y períodos en la tabla periódica. Tarea propuesta: • Resolución de preguntas

• Resolución de ejercicio

Orientación sobre el uso de la guía Esta guía contiene una propuesta de actividades secuenciales para que cada estudiante, pudiendo ser auxiliado por su grupo familiar, construya su propio aprendizaje. Se incluyen vínculos a recursos de diverso tipo, sugerencias de tareas y de evaluación. Usted tiene la libertad de hacer las adecuaciones pertinentes con su grupo estudiantil o emplear la guía sin modificar; para ello, las notas docentes y la resolución de actividades se presentan en gris claro.

Dependiendo de lo anterior, evalúe las tareas plasmadas en los cuadernos de sus estudiantes cuando se reanuden las clases presenciales. También puede solicitar fotografías de respaldo o crear directamente un aula virtual con sus estudiantes.

A. Actividades

1. Número atómico y másico (tiempo estimado: 1 hora)

• Descarga tu tabla periódica o búscala anexa en pequeña escala si recibes la versión impresa de esta guía.

• Descarga y lee la Lección 5: Tabla periódica (se anexa un extracto en la versión impresa de esta guía), en ella encontrarás información sobre el desarrollo histórico de la tabla periódica y su organización.

• Ahora, responde con tus palabras:

¿Qué es la tabla periódica? Es una organización lógica de los elementos de acuerdo a sus propiedades físico-químicas. ¿Cuál es la característica con la que se organizan los elementos de la tabla periódica? El número atómico “Z”. ¿Qué información podemos encontrar en cada casilla de la tabla periódica? Encontraremos el número atómico del elemento, su símbolo y su nombre. La masa atómica, los estados de oxidación, punto de fusión y ebullición.

• Observa el video “Número atómico y másico”, disponible en el canal de Ciencia Educativa.

• Responde con tus palabras:

¿Cuál es la diferencia entre el número atómico y el másico? El número atómico es el número de protones en el núcleo de cada átomo de un elemento químico. El número másico es el número total de protones y neutrones en el núcleo de cada átomo de un elemento químico.

• En la figura 1, encierra en un círculo de color rojo el número atómico y con color azul el número másico,

tomando el ejemplo del hidrógeno.

2. Calculando partículas subatómicas (tiempo estimado: 1 hora)

• Conociendo las relaciones: A (número másico) = número de protones + número de neutrones Z (número atómico) = número de electrones = número de protones

• Resuelve: ¿Cuántos electrones, protones y neutrones hay en el sodio (Na)? e-: 11, p+: 11, n0: 12. ¿Cuántos electrones, protones y neutrones hay en el selenio (Se)? e-: 34, p+: 34, n0: 45. ¿Cuántos electrones, protones y neutrones hay en el boro (B)? e-: 5, p+: 5, n0: 6.

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Figura 1:

a) b) c)

B. Recursos

• Tabla periódica de los elementos. Disponible en: http://bit.ly/33qbXFF; se anexa también una copia apequeña escala en la versión impresa de esta guía.

• Lección 5: Tabla periódica. Disponible en: http://bit.ly/2xGRiRJ; se anexa también un extracto en laversión impresa de esta guía

• Video 1: “Número atómico y másico”. Disponible en el canal de Ciencia Educativa:https://www.youtube.com/channel/UCGoSFJZERPBXfU3XvV5qftA. También disponible en franja detelevisión abierta (consultar canales y horarios).

C. Evaluación

• Respuesta a preguntas de la actividad 1: 30 %

• Elaboración de esquema de la actividad 1: 30 %

• Resolución de ejercicio: 40 %

ExtractodeLección5.TABLAPERIÓDICA.Materialdeautoformacióneinnovacióndocentedetercerciclo.Química

1. HISTORIA DE LA TABLA PERIÓDICA

de man

Los elementos químicos que se hallan libres en la naturaleza fueron los primeros en identificarse en la antigüedad, como el oro (Au), el plomo (Pb), el hierro (Fe), el estaño (Sn), el mercurio (Hg), la plata (Ag) y el cobre (Cu), entre otros. El primer descubrimiento científico de un elemento químico fue en 1669, cuando el comerciante y alquimista alemán Henning Brand descubrió el fósforo (P).

En 1787, el químico francés Antoine Lavoisier creó una lista de 33 elementos que se conocían hasta ese momento y las denominaciones asignadas se referían al color, sabor, propiedades medicinales o el nombre del descubridor.

En 1829, el químico alemán Johann W. Döbereiner clasificó algunos elementos en grupos de tres, que denominó “tríadas”. Descubrió que los elementos de una tríada tenían propiedades químicas afines y sus propiedades físicas variaban ordenadamente, de acuerdo con sus masas atómicas. Asimismo, se reveló que el elemento central de la tríada tenía la masa atómica aproximadamente igual a la media aritmética de las masas atómicas de los otros dos elementos.

Las tríadas a las que se refirió Döbereiner fueron: calcio (Ca), estroncio (Sr) y bario (Ba); cloro (Cl), bromo (Br) y yodo (I) (Tabla 1); litio (Li), sodio (Na) y potasio (K); azufre (S), selenio (Se) y telurio (Te).

La primera tabla periódica habría que atribuírsela al geólogo mineralogista francés Alexandre-Emilé Béguyer de Chancourtois, publicada en 1862, quien acomodó los elementos químicos según el orden creciente de sus masas atómicas.

Cada vuelta contenía 16 elementos y el telurio (Te) ocupaba el puesto central. De tal manera que los puntos que se correspondían sobre las sucesivas vueltas de la hélice diferían en 16 unidades de las masas atómicas y en cada uno de esos puntos se ubicaban los elementos con propiedades análogas.

Esta disposición se denominó tornillo telúrico. Esto llevó a Chancourtois a notar que las propiedades de los elementos químicos se relacionaban con el número atómico (Z) que el elemento ocupaba en la secuencia (Fig. 1). En 1864, el químico inglés John Newlands observó que cuando los elementos se ordenaban según sus masas atómicas cada octavo elemento mostraba propiedades semejantes.

A este hecho, Newlands le denominó la ley de las octavas, en analogía con la escala musical, ya que si se parte de una nota cualquiera; por ejemplo, Re, ocho notas después hallamos un Re más agudo o más grave (una octava más alta o más baja).

Por ejemplo, el litio (Li), el sodio (Na) y el potasio (K) muestran las mismas propiedades (Fig. 2); los demás elementos químicos siguen la tendencia de la misma manera, es decir, el magnesio (Mg) presenta propiedades semejantes al berilio (Be); el aluminio (Al) al boro (B) y así

era sucesiva.

Sin embargo, resultó inadecuada para elementos de mayor masa que el calcio (Ca), y fue rechazado.

Figura 1. Representación del Tornillo telúrico propuesto por Alexandre-Emilé Béguyer de Chancourtois.

A finales de la década de los 1860 aparecieron dos trabajos publicados con diferentes enfoques sobre la repetición periódica de los elementos y regular de sus propiedades, el del químico alemán Julius L. von Meyer y el del científico ruso Dimitri Ivanovich Mendeleiev.

de esta manera el sistema de períodos largos (Fig. 3).

En 1870, Meyer estudió los elementos químicos en formagráfica, representando el volumen de cada átomo en

Figura 2. Octavas de John Newlands. Cada octavo elemento mostraba propiedades semejantes.

Mendeleiev y Meyer, en 1869, aprovecharon los conocimientos existentes sobre la clasificación de los elementos químicos según sus propiedades y encontraron que si estos se ordenaban conforme aumentaba la masa atómica, cada cierto número de elementos repetían las propiedades químicas y físicas o variaban de forma sistemática y regular.

Esto los condujo a realizar una clasificación de los elementos en orden creciente de su masa atómica, de tal manera que las columnas relacionaran los elementos de propiedades semejantes. Así es que fue establecida la primera ley periódica, la cual manifiesta: las propiedades físicas y químicas de los elementos químicos son funciones periódicas de sus masas atómicas.

Se dispusieron los 63 elementos que se conocían en líneas, una debajo de la otra, de forma que los que tenían igual valencia se hallaban ubicados en una misma fila. A este ordenamiento se le llamó tabla periódica de los elementos.

Mendeleiev observó que en su clasificación debía dejar algunos “huecos” vacíos, ya que no conocía los elementos que tenían las propiedades de esa posición, introduciendo

ExtractodeLección5.TABLAPERIÓDICA.Materialdeautoformacióneinnovacióndocentedetercerciclo.Química

función de su masa, y obtuvo una gráfica en picos cada vez mayores. En 1871, ambos propusieron una nueva tabla que se conformaba por siete filas y ocho columnas a causa de que los elementos poseían propiedades semejantes.

Figura 3. Tabla periódica propuesta por Dimitri Mendeleiev en 1871.

Los elementos que se ubicaban en las posiciones similares a los picos tenían propiedades similares. Además, estos eran cada vez mayores y formaban parte de más elementos.

Mendeleiev señaló como criterio de clasificación las propiedades fisicoquímicas de los elementos, antes que la masa atómica. Después se dio cuenta de que las propiedades de los elementos dependían del incremento de la masa atómica.

Los elementos que se hallan en una misma columna poseen la misma configuración electrónica en su último nivel; por ello, las propiedades químicas de los elementos van a depender de la configuración electrónica.

Los trabajos del químico y físico inglés Henry G. Mosseley referentes al estudio de los espectros de los rayos X de los elementos permitieron conocer el respectivo número atómico. En 1914, Mosseley ordenó los elementos según su número atómico, y así se reformuló el ordenamiento realizado por D. Mendeleiev a lo que se le nombró: Tabla periódica moderna.

Mosseley demostró en su concepto de número atómico (Z) que la medida del número de electrones determina laperiodicidad de las propiedades de los elementos, de talmanera que las configuraciones electrónicas establecenlas propiedades periódicas más que las masas atómicas.Resultado del trabajo de Mosseley, se enunció la actual leyperiódica, que establece: las propiedades característicasde los elementos son funciones periódicas de susnúmeros atómicos.

2. ORGANIZACIÓN DE LA TABLA PERIÓDICAActualmente, la tabla periódica se clasifica según el ordencreciente del número atómico (Z), el cual está relacionadocon la masa atómica, ya que esta aumenta cuando seincrementa el Z (excepto raras situaciones debido alporcentaje de los diferentes isótopos del elemento).Grupos y períodosLos elementos se organizan en filas horizontales a los quese les nombra períodos y se enumeran con arábigos del 1

al 7. Este número indica la cantidad de niveles de energía o los orbitales que tienen los átomos de los elementos quese ubican en dicho periodo (Fig. 4).

Existen dos filas que habitualmente se ubican fuera de la tabla periódica, llamadas tierras raras o metales de transición interna. Por las propiedades que poseen deberían ubicarse entre el lantano (La) y el actinio (Ac), cada una de las filas en uno de ellos; por tal motivo, los elementos químicos que tienen propiedades similares al lantano se llaman lantánidos (primera de las dos filas) y los otros con propiedades similares al actinio, como actínidos (la segunda fila) (Fig. 5).

Los elementos que tienen propiedades similares se agrupan en 18 filas verticales o columnas llamadas grupos o familias, por la similitud que existe de las propiedadesquímicas entre sus integrantes; y son enumerados conarábigos del 1 al 18 (Fig. 4). Los grupos 1 y 2 y del 13 al 18,se nombran elementos representativos, y los que estáncolocados al centro de la tabla se nombran elementos detransición; es decir, los que corresponden a los grupos del3 al 12 (Figs. 4 y 5).

Figura 4. Identificación de los grupos y periodos.

xenón (Xe) con Hexafluoruro de platino (PtF6), lo cual demostró que la reactividad química de los gases nobles,a pesar de ser baja, no es totalmente nula.

Figura 5. Agrupaciones de la Tabla periódica.

Al grupo 1 se le denomina metales alcalinos. Estos tienen un solo electrón en su nivel de energía más externo, pero con tendencia a perderlo, formando un ion monopositivo (M+). Al grupo 2 se le nombra metales alcalinotérreos. Estos elementos químicos tienen solo dos electrones en su nivel externo, con tendencia a perderlos; por lo tanto, conforman un ion positivo (M2+).

A la derecha de la tabla se encuentra el grupo 17, cuyos elementos se llaman halógenos.

El grupo 18 comprende a los gases nobles, que con anterioridad se les nombraba como gases inertes, característica que dejó de asignárseles cuando en 1962 el químico anglocanadiense Neil Bartlett logró reaccionar el

ExtractodeLección5.TABLAPERIÓDICA.Materialdeautoformacióneinnovacióndocentedetercerciclo.Química

Es necesario resaltar que el primer período solo tiene dos elementos: hidrógeno (H) y helio (He). El primero pertenece electrónicamente al grupo 1, pero químicamente no se comporta como tal; en cambio, el segundo pertenece electrónicamente al grupo 2, pero químicamente pertenece al grupo de los gases nobles.

A la familia 14 se les denomina carbonoides, al 15 se les llama nitrogenados y al grupo 16, calcógenos o anfígenos; el grupo 13 no posee un nombre en especial, por lo que se le designa por el elemento con el que empieza la serie; es decir, la familia del boro.

Configuración electrónica Se origina así el diagrama por bloques de la tabla periódica de acuerdo con el orbital que los electrones más externos ocupen (Fig. 6).

La configuración electrónica del hidrógeno (H, Z = 1) es 1s1; la del helio (He, Z = 2) es 1s2; la del litio (Li, Z = 3) es 1s22s1; es decir, posee dos electrones en el subnivel 1s y un solo electrón en el subnivel 2s. El litio, al igual que el hidrógeno, posee un solo electrón en su subnivel externo, por ello se ubican en la misma columna.

Asimismo, el berilio (Be, Z = 4) tiene dos electrones en el subnivel 1s y dos en el subnivel 2s.

A largo de un período se van llenando de manera consecutiva las subcapas s y p de los períodos 2 y 3; s, d y p de los períodos 4 y 5, y las subcapas s, f, d y p en los períodos 6 y 7. Los elementos químicos que pertenecen a los lantánidos y los actínidos tienen electrones en la subcapa f, ya que se ubican en los períodos 6 y 7, respectivamente. Se comprueba que los gases nobles con su configuración electrónica completa cierran el período e inician uno nuevo, llenando la siguiente capa.

• Bloque s: Está conformado de los elementos de losgrupos 1 y 2. El grupo 1 (metales alcalinos) poseenconfiguración electrónica externa ns1 y los del grupo 2(metales alcalinotérreos), ns2 (n es el período).

Figura 7. Diagrama de bloques de la Tabla periódica según la configuración electrónica.

subniveles s y p llenos, así su configuración electrónica es ns2np6.• Bloque d: Está conformado de los elementos de losgrupos 3-12 (elementos de transición). Los electrones

externos que ocupan los orbitales d corresponden al nivel (n-1). Las configuraciones electrónicas externas varían desde (n-1)d1 ns2 a (n-1)d10ns2 . • Bloque f: Incluye a los elementos de transición interna.Los lantánidos añaden electrones a los subniveles 4f y losactínidos a los subniveles 5f.

Metales, metaloides o semimetales y no metales La tabla periódica se divide en dos grandes áreas: metales y no metales. Los metales incluyen los grupos 1, 2, 3-12 y el bloque f; mientras que los no metales, los grupos 13-18. Por ello, los metales se ubican a la derecha de la tabla, los no metales a la izquierda y los metaloides en la interfase de los metales y no metales, por lo que las características que presentan son de ambos (Fig. 7).

Figura 7. Los metales (color anaranjado), no metales (color amarillo) y metaloides (color verde) de la Tabla periódica.

• Metales. Los elementos metálicos son sólidos atemperatura ambiente, excepto el mercurio, el cual eslíquido. Pueden conducir la electricidad con facilidad yposeen brillo metálico.• No metales. Estos elementos suelen ser sólidos, líquidoso gases a temperatura ambiente y son malos conductoresde la electricidad.• Metaloides o semimetales. Se hallan separados por unalínea de elementos. Los elementos a la izquierda de estadiagonal son los metales y a la derecha, son los nometales; por ello, tienen propiedades intermedias. Los queintegran esta diagonal son: el boro (B), silicio (Si), germanio(Ge), arsénico (As), antimonio (Sb) y teluro (Te).Ocasionalmente se considera al polonio (Po) y al astato(At) como metaloides, pero en la actualidad se prefiere nohacerlo. El aluminio (Al) no es un semimetal, sino que unmetal, debido que la mayoría de sus propiedades sonmetálicas.

• Bloque p: Incluye los grupos 13-18, ya que sus electrones de valencia ocupan los orbitales p. A partir del grupo 13, con configuración externa ns2np1, comienza a llenarse el subnivel p. Los elementos del grupo 17, los halógenos, poseen configuración electrónica externa ns2np5. Los elementos del grupo 18, los gases nobles, tienen los

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