PARCIAL 1

Conceptos subsidiarios

Composición de la materia

Clasificación de la materia Átomo

¿Qué vamos a aprender? Cotidianamente, escuchamos que la ciencia y la tecnología avanzan tan rápido que es indispensable para todos tener conocimiento de ellas. La química es una disciplina que brinda grandes aportaciones a dichos avances. Uno de ellos, por ejemplo, es el estudio de la composición de la materia. Sin embargo, la Química es una ciencia interdisciplinaria, lo que significa que amplía su campo de conocimiento con el apoyo de otras ciencias.

Parcial 1

Página 1

Parcial 1 C O M P O S I C I Ó N D E L A M A T E R I A

E V A L U A C I Ó N D I A G N O S T I C A

Instrucciones:

Mediante la actividad siguiente identifica los conceptos que adquiriste y que recuerdas de

lo que viste en secundaria para resignificarlos y consolidarlos. Si no tienes “ni idea” en

algun caso escribe lo que en este momento piensas del concepto para que al final de la

unidad compares tu respuesta y concluyas si ya construiste significado. Esta evaluacion no

es para reprobarte sino para ver “como andas es tus conocimientos de secundaria”.

I. Contesta las siguientes preguntas anotando en el parentisis la letra de la opcion correcta.

1.-(____) El objeto del estudio de la quimica es:

a)La materia b)La energía c)El cambio d)Todos los anteriores

2.- (____) La materia es todo aquello que:

3.- (____) El cloruro de sodio es una sustancia por ello es una porcion de materia que:

a) Se transporta en el espacio mediante radiacion

b) Tiene masa (en reposo) y ocupa un legar en el espacio

c) Tiene masa, inercia y es afectado por la gravedad

d)ocupa un lugar en el espacio; pero no genera curvatura del continuo espacio-tiempo

a) Consiste en un solo material

b) Es una mezcla de diferentes materiales

c) Es una dispersión de varios materiales

d) Es un material que consiste únicamente de atomos iguales

Parcial 1

Página 2

4.- (____) La caracteristica de un material que se persibe mediante los sentidos o algun instrumento se llaman:

a)propiedad b)estado de agregacion

c)densidad d)observacion

5.- (____) La cantidad de materia de un cuerpo se llama:

a)peso b)masa c)peso atomico d)masa molar

6.- (____) La propiedad que depende del tamaño de una muestra se llama:

a)quimica b)fisica c)intensiva d)extensiva

7.- (____) Las dos sustancias que a temperatura ambiente no tienen volumen fijo y llenan todo el recipiente que las contienen, son:

a)agua, alcohol b)hidrogeno, agua c)hidrogeno, oxigeno d)oxígeno, agua

8.- (____) El cambio de estado que caracteriza al yodo solido cuando pasa directamente a gas se llama:

a)fusión b)evaporación c)deposición d) sublimación

9.- (____) La electricidad no contamina, se debe obtener a partir de:

a)de combustibles solidos

b)de combustibles liquidos

c)de combustibles gaseosos

d)de fuentes como el viento, el sol, las mareas.

10.- (____) El calentamiento global se explica por la propiedad de la energía de la:

a)transforma ción b)transferencia c)degradación d)conservación

11.- la ley de la conservacion de la energia es un:

a)teorema b)principio c)enunciado d)colario

12.-el cambio en el que se producen nuevas sustancias es el:

Parcial 1

Página 3

a) físico b) químico c) nuclear d)físico químico

13.-la luz es materia (falso/verdadero):_____________________.

14.-dos sustancias diferentes tienen las mismas propiedades (falso/verdadero):_____________________.

Numero de aciertos__________

1.1 QUIMICA

Distribución de Tiempo

Etapa Tiempo asignado

Apertura ½ hora

Desarrollo 2 horas

Clase invertida 2 horas

Cierre ½ hora

Total Clase 3 Horas

Clase invertida 2 Horas

Parcial 1

Página 4

En contexto

¿Has notado que la cocina es muy parecida a un laboratorio químico, ya que en ella se

maneja un gran número de sustancias, utensilios, aparatos, recipientes medidores y

pequeños procesos en los cuales juega un papel muy importante el conocimiento de las

características de todos ellos?

Con la ayuda de una lluvia de ideas grupal, responde lo siguiente.

a) ¿Qué sustancia y materiales empleados en la cocina conoces?

b) ¿Qué propiedades conoces de las sustancias y materiales que sean importantes dentro

de la cocina?

c) ¿Consideras que dentro de la cocina se elaboran mezclas? Menciona algunos ejemplos?

La quimica es la ciencia encargada de estudiar el universo, es decir la materia, que esta a su vez se clasifica en homogénea y heterogénea. Que de las mezclas homogéneas existen soluciones y sustancias

puras.

Las sustancias puras son los elementos quimicos y estos están formados por átomos.

Parcial 1

Página 5

d) Menciona los cambios químicos que se efectúan durante la elaboración de comida.

e) ¿Es necesario conocer las características de los materiales y sustancias empleadas

para preparar alimentos? ¿Por qué?

https://www.youtube.com/watch?v=DvhMHxeBv4A ¿Cómo sería vivir sin química?” http://www.culturageneral.net/Ciencias/Quimica/Historia/ lectura https://www.youtube.com/watch?v=8Bxt1HqOgME ramas de la química Estados de agregación de la materia https://www.youtube.com/watch?v=kms7sXkU6BE La materia y sus estados discovery chanel https://www.youtube.com/watch?v=c4EP-7cbpQY Cambios de estado https://www.youtube.com/watch?v=qh61SXzGpWA "Los modelos atómicos". https://www.youtube.com/watch?v=za-nxN1QCrk https://www.youtube.com/watch?v=za-nxN1QCrk

¿Para qué aprendemos?

quimica una ciencia interdisciplinaria.

observa por un momento tu entorno y piensa en como estan formadas las cosas que te

rodean; por ejemplo, las fibras que sonparte de nuestras prendas de vestir y que facilitan su adaptacion al cuerpo, o los materiales

con los que se fabrican los utiles escolares. la quimica tiene muchos beneficios que el ser

humano h obtenido de las aplicaciones practicas de ella.

por otra parte, hay sustancias quimicas que pueden dañarnos, por eso es

importante estudiar sus propiedades para darles un uso adecuado. tambien hay otras qaue hacen posible la vida, y el estudio de ellas permite una mejor

comprension de nuestro cuerpo y funcionamiento.

¿Cómo aprendemos?

la quimica puede salvar vidas, ya que aporta su conocimiento a la elaboracion

de medicamentos para curar enfermedades o para aliviar el dolor,

un analisis quimico oportuno de sangre o de orina permite el diagnostico y

tratamiento de enfermedades

Parcial 1

Página 6

"partículas subatómicas" en youtubeHttps://www.youtube.com/watch?v=xh7kqjm4mni Https://www.youtube.com/watch?v=yi9ji8labwu “Números cuánticos” en el enlace https://www.youtube.com/watch?v=eDYGmDpNHaU https://www.youtube.com/watch?v=go1AXN8h4G4 https://www.youtube.com/watch?v=g6Hbj6DwjUI

ACTIVO

MI

APRENDIZAJE

Reflexiona sobre las siguientes interrogantes y

contesta en los recuadros

I.

II.

Imagina que en este momento entra a este salón de clase un joven que viene del siglo XIII,

¿Cuáles serían las diferencias que observarías entre él y un joven de este tiempo?

ASPECTO DE UN JOVEN DEL SIGLO XVIII Y UN JOVEN MODERNO

Joven del

siglo XVII

Joven Moderno ¿Por qué la

diferencia?

¿Qué tiene que

ver la química?

Cabellera

¿Cuál fue el tema de Química de secundaria que más atrajo tu atención y por qué?

¿Por qué consideras que la química se relaciona contigo?

¿Cómo crees que sería tu vida sin la Química?

¿Por qué estamos viviendo estos cambios climáticos?

Parcial 1

Página 7

Calzado

Vestimenta

Dentadura

Olor

Revisa el video “Como sería vivir sin química?” y comenta con tus compañeros

https://www.youtube.com/watch?v=DvhMHxeBv4A

RAMAS DE LA QUÍMICA

La química no es una ciencia aislada. En conjunto con otras ciencias, como la física, matemáticas, la biología, la astronomía, entre otras, ha desarrollado nuevos materiales, tecnologías y sustancias con el propósito de mejorar y prolongar la vida.

Debido a su relación con otras ciencias, existen nuevas tecnologías en diversos campos: agricultura, petroquímica, medicina, entre otros. Sin embargo, el uso excesivo de algunos productos o sustancias ha ocasionado efectos adversos en los organismos.

De acuerdo a las ramas de la química podemos mencionar:

Química inorgánica

Química de suelos

Electroquímica

Química orgánica

Química del agua

Química industrial

Química analítica

Química de materiales

Química de alimentos

Fisicoquímica

Química nuclear

Química fisiológica

Parcial 1

Página 8

ACTIVO

MI

APRENDIZAJ

E

Revisar la lectura de la página (clase invertida) http://www.culturageneral.net/Ciencias/Quimica/Historia/ Realizar una línea del tiempo de la química desde la prehistoria hasta la actualidad. (en una cartulina cortada a lo largo en cuatro secciones y uniéndolas por los extremos de manera que te quede una tira que forme la línea del tiempo)

Parcial 1

Página 9

ACTIVO

MI

APRENDIZAJE

Investigar porque la química es una

ciencia y los pasos del método científico,

elaborar un mapa conceptual con la

información seleccionada

Parcial 1

Página 10

1.2 MATERIA

Distribución de Tiempo

Etapa Tiempo asignado

Apertura ¼ hora

Desarrollo 3 ¾ horas

Clase invertida 5 horas

Cierre 1 hora

Total Clase 5 Horas

Clase invertida 5 Horas

TEMA 1.2 MATERIA

APERTURA

1. Te has preguntado:

a) ¿De qué están hechas las cosas que te rodean?

b) ¿Qué es lo que las hace diferentes?

c) ¿Cómo las clasificarías?

Revisar la presentación de Power Point MATERIA

Parcial 1

Página 11

DESARROLLO

ELEMENTOS

Las propiedades cualitativas de la materia nos ayudan a describirlos y clasificarlos. Cuando se

realiza con el apoyo de nuestros sentidos, reciben el nombre de propiedades organolépticas

(olor, color, sabor, textura). Debido a que este apoyo tiene sus limitaciones para conocer con

claridad cada material, adquiere relevancia saber las diferentes propiedades de la materia.

Todo lo que nos rodea y podemos tocar recibe el nombre de materia: incluso muchas de las

cosas que no podemos ver están constituidas por materia, por ejemplo, el aire. Podemos definir

a la materia como todo aquello que ocupa un lugar en el espacio y tiene masa.

La clasificación fundamental de la materia toma en cuenta la estructura atómica o molecular y la

forma como podemos encontrarla en la naturaleza, ya sean sustancias puras o mezclas.

Los elementos se caracterizan por estar constituidos por un solo tipo de átomos, por ello, son

clasificados como sustancias puras. Se tratan de sustancias que no pueden descomponerse en

otras más simples atreves de métodos químicos ordinarios, ya que la proporción mínima de un

elemento es el átomo.

La mayoría de los elementos químicos se presentan en estado sólido a temperatura ambiente,

por ejemplo: el litio, el berilio, el boro y el carbono. En estado líquido se encuentran el bromo, el

mercurio, y el francio, y en estado gaseoso están el oxígeno, el hidrogeno, el nitrógeno, el helio,

entre otros.

Los elementos químicos se encuentran clasificados en la tabla periódica, los cuales se

representan mediante una simbología que fue establecida por Jons Jakob Berzelius en 1814.

CARBONO NITROGENO MERCURIO

Parcial 1

Página 12

ACTIVO

MI

APRENDIZAJE

En la siguiente tabla se encuentra el porcentaje de los elementos más comunes en la corteza terrestre. Investiga a que elemento químico pertenece cada porcentaje, su símbolo químico, su estado de agregación y algunas aplicaciones cotidianas así como el criterio que se empleó para dar el nombre a cada uno de los elementos químicos y comparte las respuestas con tu grupo.

Porcentaje Elemento

químico

Símbolo

químico

Estado de

agregación

Aplicación

46%

27%

8.2%

6.3%

5.0%

2.9%

2.3%

1.5%

Parcial 1

Página 13

Todo lo que ocupa un lugar en el espacio es materia. La materia la podemos encontrar en

la naturaleza en forma de sustancias puras y de mezclas.

Las sustancias puras son aquéllas cuya naturaleza y composición no varían sea cual sea

su estado. Se dividen en dos grandes grupos: Elementos y Compuestos.

Elementos: Son sustancias puras que no pueden descomponerse en otras sustancias

puras más sencillas por ningún procedimiento. Ejemplo: Todos los elementos de la tabla

periódica: Oxígeno, hierro, carbono, sodio, cloro, cobre, etc. Se representan mediante

su símbolo químico y se conocen 118 en la actualidad.

COMPUESTOS

Se denomina compuesto químico a la unión de dos o más elementos químicos que se

encuentran en proporciones fijas o definidas y cuya porción mínima es la molécula. Se

pueden descomponer por medio de métodos químicos en sus constituyentes.

Los compuestos se representan por medio de fórmulas químicas, las cuales se conforman

por símbolos pertenecientes a los elementos químicos que integran el compuesto, así

mismo, los subíndices nos indican el número de átomos que tiene cada componente. Las

propiedades físicas y químicas de cada compuesto químico son diferentes a las de los

elementos que lo forman. Este es uno de los puntos principales que se emplean para

distinguir un compuesto de una mezcla.

ACTIVO

MI

APRENDIZAJE

Investiga el nombre que la unión internacional de

química pura y aplicada (UIQPA) asigna a cada

compuesto, su nombre común y los elementos

que lo conforman.

Compuesto Nombre de la

IUQPA

Nombre común Elementos que lo forman

HCL

CaCO3

NaOH

H2SO4

KOH

Parcial 1

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CO2

MEZCLAS HOMOGENEAS Y HETEROGENEAS

Las mezclas se encuentran constituidas por dos o más sustancias en proporción variable que al

unirse conservan sus propiedades, pues sus enlaces son de tipo físico. Podemos identificar dos

grupos de mezclas: homogéneas y las heterogéneas.

Las mezclas homogéneas también son llamadas disoluciones. Sus componentes están

distribuidos de manera uniforme, de tal manera que no se pueden distinguirse a simple vista.

Están formadas por una sustancia que se encuentra en mayor cantidad, a la que se denomina

disolvente, y de otra u otras que aparecen en menor cantidad, que se llaman solutos.

De acuerdo con sus números de componentes, las disoluciones pueden ser binarias o

ternarias.

Las disoluciones binarias se clasifican según el estado de agregación en que se encuentran el

soluto y el disolvente, como se detalla en este cuadro:

Disolución Solvente Soluto Ejemplo

Gaseosa Gas Gas Aire

Liquida

Liquido Gas Dióxido de carbono en agua

Liquido Liquido Alcohol etílico en agua

Liquido Solido Sal en agua

Solida Solido Solido Amalgama

Las mezclas heterogéneas presentan fases de separación, por lo cual sus componentes se

distinguen a simple vista, como el caso de coloides: spray para el cabello, shampoo. A este

también pertenecen las suspensiones.

Parcial 1

Página 15

ACTIVO

MI

APRENDIZAJE

Clasifica la siguiente lista de palabras en

elementos, compuestos y mezclas; señaladas con

ayuda de lápices de colores (amarillo: elementos,

verde: compuestos, mezclas: rojo).

o Sodio o Agua oxigenada o Magnesio o Oxigeno o Oro o Anillo de plata o Leche o Sal de mesa o Almidón o Bicarbonato o Chocolate o Jugo de limón o Azúcar o Te o Pólvora o Aspirina o Café capuchino o Gelatina o Harina o Sulfato de cobre o Aluminio o Alcohol etílico o Ácido cítrico o Concreto

PROPIEDADES DE LA MATERIA

Además de las propiedades cualitativas mencionadas con anterioridad, existen propiedades

cuantitativas de la materia, que pueden ser medidas atreves de instrumentos específicos. Se

dividen en dos grupos: propiedades extensivas (dependen de la cantidad de materia y son:

volumen, inercia, divisibilidad, porosidad, longitud, peso, masa, y capacidad calorífica) e

intensivas (no dependen de la cantidad de materia; por ejemplo, la longitud, la intensidad de la

corriente, la temperatura, etc.).

La masa está relacionada con la cantidad de materia que esta cantidad en un volumen

determinado. Es una magnitud que se mide en kilogramos en el sistema internacional (SI). El

instrumento que se utiliza para este fin es la balanza.

El volumen o extensión es el lugar que ocupa un cuerpo en el espacio, sin importar que se

encuentre en estado líquido solido o gaseoso. El volumen es una magnitud que se mide en

metros cúbicos unidad establecida por el sistema internacional (SI), y en caso de fluidos, se

emplea el litro. Para su medición física se usan materiales volumétricos, como vasos de

precipitado, probetas y pipetas.

La relación entre masa y volumen se llama densidad. La densidad es una magnitud que se

mide en kilogramos por metro cúbico en el SI y corresponde a una propiedad específica de la

materia.

Si la masa se expresa en gramos y el volumen en centímetros cúbicos, la densidad se

expresara en gramos sobre centímetros cúbicos (g/cm3). Si la masa se expresa en kilogramos y

Parcial 1

Página 16

el volumen en metros cúbicos, la densidad se expresara en kilogramos sobre metro cubico

(Kg/m3). Esta es la unidad que se utiliza en el SI. La equivalencia entre ellas es 1000 g/cm

3 = 1

kg/m3.

TABLA DE DENSIDADES

SUSTANCIA DENSIDAD (g/cm3)

HIELO 0.98

GASOLINA 0.68

MADERA 0.6-0.9

AGUA DESTILADA 1.0

ALUMINIO 2.7

CUERPO HUMANO 0.950

CARBONO 2.26

COBRE 8.96

PLATA 10.49

PLOMO 11.34

PROPIEDADES ESPECÍFICAS DE LA MATERIA

Las propiedades intensivas no dependen de la cantidad de materia que se posee un cuerpo y ayudan a diferenciar un material de otro. A continuación, sus características:

Punto de fusión: es la temperatura de una sustancia sólida que al calentarse se convierte en líquido. Se trata de una propiedad física caracterizada en cada sustancia. Es el proceso inverso a la solidificación. Mientras el sólido cambia a estado líquido, a temperatura se mantiene constante.

Punto de ebullición: sucede cuando al calentar un líquido aparecen burbujas de gas en toda su masa. A nivel microscópico ocurre que casi todas las partículas tienen energía suficiente para escapar del líquido y liberarse en forma de gas.

Parcial 1

Página 17

Punto de fusión Punto de ebullición

A continuación se indican los puntos de fusión y ebullición de algunas sustancias:

SUSTANCIA PUNTODE FUSION (OC) PUNTO DE EBULLICION

(0C)

Nitrógeno -210 -196

Oxigeno -218 -183

Alcohol -117 78

Mercurio -39 357

Agua 0 100

Plomo 328 1750

Aluminio 660 2467

Cobre 1083 2567

Hierro 1535 2750

Carbono 4100 4827

Elasticidad. Es la propiedad que poseen algún material o cuerpos, en virtud de la cual recuperan su forma una vez que cesa la acción de la fuerza que los deformaba. Ejemplo: la goma, el elástico o un resorte.

Brillo. Es el aspecto que ofrece la luz de un mineral al reflejar la luz. El brillo puede ser: metálico, el cual presentan los metales en general; adamantino, como el de los diamantes; nacarado, parecido al del nácar de las perlas, o bien, vítreo, como el del vidrio de las ventanas.

Parcial 1

Página 18

Dureza. Es la resistencia que ofrece la superficie lisa de un mineral, la cual refleja, de alguna manera, su resistencia a la abrasión. Mediante el estudio de la dureza de un mineral, se evalúa, en parte, su estructura atómica, pues es la expresión de su enlace más débil. La dureza es una forma de evaluación de la reacción de una estructura cristalina a una tensión sin rotura.

Resistencia. Es la propiedad de ciertos materiales para soportar grandes esfuerzos, por ejemplo, el acero. Dichos materiales para soportar grandes esfuerzos, por, ejemplo, el acero. Dichos materiales se emplean para la elaborar estructuras que deban soportar mucho peso (puentes, rascacielos, etc.).

Fragilidad. Esta propiedad se presenta en cuerpos sólidos, que al no poder deformarse a presión, se quiebran, como la tiza o el cristal.

DUREZA BRILLO ELASTICIDAD

RESISTENCIA FRAGILIDAD

Parcial 1

Página 19

ACTIVO

MI

APRENDIZAJE

Has los que se te pide en las siguientes

actividades de propiedades de la materia

a) Ordena de mayor a menor los siguientes volúmenes:

VOLUMENES SIN ORDENA VOLUMENES ORDENADOS

30 dm3 a)

50 cm3 b)

0.005 m3 c)

50 cL d)

300 ml e)

150 litros f)

100 cL g)

b) Expresa las masas de los siguientes ejemplos en kilogramos:

EJEMPLO MASA MASA EN Kg

Masa de un electrón 9.1x10-27g

Estafilococos 1x10-10g

Peso de un átomo de plutonio 3.9x10-21g

Masa de la luna 7.4x1025g

Masa de la tierra 6x1029cg

Hipopótamo 1 800 000g

c) Elabora una tabla en tu cuaderno con la siguiente lista de palabras donde coloques

la propiedad cuantitativa, su instrumento y su unidad de medida. o Longitud o Grados o Temperatura o Densidad o Volumen o G o Ml o Cm o Newton o Peso o Masa

d) A continuación se describen algunos aspectos del flúor. El flúor es un gas de color verde amarillento, muy corrosivo y venenoso de olor penetrante y desagradable. Es el elemento más reactivo de toda la tabla periódica. Se combina directamente, y en general de forma violenta, con la mayoría de los elementos. De ahí que algunos de los científicos que trataron de aislarlo murieran y la mayoría sufriera graves envenenamientos por flúor y sus compuestos. Este elemento es nocivo siempre y cuando se encuentre en grandes cantidades. En pequeñas porciones, por ejemplo como se encuentra en las pastas dentífricas, es benéfico.

Parcial 1

Página 20

1. Identifica las características de este elemento y, con base en ello: 2. Argumenta la importancia de clasificar las diferentes sustancias. 3. Aporte que hace la química para establecer dicha clasificación

ESTADOS DE AGREGACION DE LA MATERIA

Una de las características más importantes de la materia son los estados de agregación. En la vida cotidiana empleamos y consumimos diferentes sustancias, por ejemplo, los jugos o los alimentos sólidos, además vivimos inmersos en el gas llamado atmosfera. Así como estos ejemplos, las sustancias pueden presentarse en cinco estados de agregación. Estos estados son sólido, liquido, gaseoso, plasma y condensado bose-Einstein. Dadas las condiciones existentes en la superficie terrestre, solo algunas sustancias pueden hallarse de modo natural en tres estados, como es el caso del agua.

La mayoría de las sustancias presenta un estado único. Los metales o las sustancias que constituyen los minerales se encuentran en estado sólido, mientras que el hidrogeno, el oxígeno o el bióxido de carbono, los encontramos en estado gaseoso. El estado de agregación depende mucho del grado de cohesión que exista entre los átomos o entre las moléculas de una sustancia.

ACTIVO

MI

APRENDIZAJE

Observa las siguientes imágenes y relaciona

con tus conocimientos previos. Después

contesta lo que se te pide

Parcial 1

Página 21

a) ¿Cuál es la principal diferencia entre las imágenes?

_________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________

____________________________________________________________________

b) ¿Las moléculas en cada caso interactúan entres si? ¿Cómo lograrías aumentar su

movimiento?

_________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________

______________________________________________________________________

c) ¿Qué sucederá con las moléculas si disminuye su energía?

_________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________

______________________________________________________________________

d) ¿En cuál de los tres casos habrá mayor interacción de las moléculas? ¿Por qué?

_________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________

______________________________________________________________________

e) Comparte con tus compañeros de grupo, en plenaria, tus respuestas.

Parcial 1

Página 22

ACTIVO

MI

APRENDIZAJE

Revisa las siguientes enlaces y completa el andamio cognitivo con la información que te ofrecen los videos. Estados de agregación de la materia https://www.youtube.com/watch?v=kms7sXkU6BE La materia y sus estados discovery chanel https://www.youtube.com/watch?v=c4EP-7cbpQY

ANDAMIO COGNITIVO DE ESTADOS DE AGREGACION DE LA MATERIA

CA

RA

CT

ER

IST

ICA

S

SOLIDO LIQUIDO GAS PLASMA CONDENSADO

BOSE-

EINSTEIN

FORMA

Definida

No definida. Bajo

la influencia de

un campo

magnético puede

formar

estructuras como

filamentos, rayos

y capas dobles

VOLUM

EN

Definido

MOVIM

IENTO

DE

MOLÉC

Vibratorio

Se fusionan

para formar lo

que a veces se

conoce como un

Parcial 1

Página 23

ULAS

"súper átomo"

FUERZ

A DE

COHES

IÓN

Mayor que

la de

repulsión

FUERZ

A DE

REPUL

SIÓN

Menor que

la de

cohesión

DISTRI

BUCIO

N

INTER

MOLEC

ULAR

No hay

espacio

entre ellas,

están.

comprimida

s

En un mismo

espacio y todos

actúan como

uno solo.

ESTAD

O DE

LOS

ÁTOM

OS(ioni

zado o

no)

Neutro o

estable Ionizados

IMAGE

N

MOLEC

ULAR

Parcial 1

Página 24

CAMBIOS DE LA MATERIA

La temperatura y la presión son dos factores que modifican el estado de agregación de la

materia. Por ejemplo, el aumento en la temperatura puede provocar que las moléculas se

muevan con mayor velocidad; esto hace que se separen y cambien posiblemente de estado

líquido a gaseoso, tal y como ocurre cuando hierve el agua. El aumento en la presión

producen el efecto contrario: provoca que se acerquen más las moléculas.

El hielo se derrite cuando hace calor, y si calentamos agua, esta se evapora. El resto de las sustancias también puede cambiar de estado si se modifican las condiciones en que se encuentran. Además de la temperatura, la presión influye en el estado de las sustancias.

Si se calienta un sólido, llega un momento en que se transforma en líquido. Este proceso recibe el nombre de fusión. El punto de fusión es la temperatura que se debe alcanzar una sustancia sólida para fundirse. Cada sustancia posee un punto de fusión característico. Por ejemplo, el punto de fusión del agua pura es 0o C a la presión atmosférica normal.

Si calentamos un líquido, se transforma en gas. Este proceso recibe el nombre de vaporización. Cuando la vaporización tiene lugar en toda la masa de líquido y se forman burbujas de vapor en su interior, se denomina ebullición. También la temperatura de ebullición es característica de cada sustancia y se denomina punto de ebullición. El punto de ebullición del agua es 100 oC a la presión atmosférica normal.

TRES

EJEMP

LOS

Hielo,

piedra,

borrador

Sol, rayo en la

lluvia, aurora

boreal, estrellas.

TEMPE

RATUR

A

Muy bajas,

cerca del 0

absoluto igual a

- 273,15oC

Parcial 1

Página 25

ACTIVO

MI

APRENDIZAJE

Realiza lo que se te a continuación se te

indica

I. Observa y revisa el video de:

Cambios de estado https://www.youtube.com/watch?v=qh61SXzGpWA

II. Completa las siguientes oraciones con las palabras del recuadro.

a) El___________________ de solido a ________________________ se llama fusión.

b) ____________________es el __________________ de un líquido a un gas, por la

acción del _______________________.

c) El cambio de estado líquido a solido se llama ______________________________.

d) ____________________ es el cambio de una sustancia de estado gaseoso a estado

sólido, sin pasar por el estado ___________________.

e) Sublimación progresiva es la transformación directa, sin pasar por otro estado

intermedio, de una materia en estado ___________________________ a estado

________________ al aplicarle _________________.

Observa la siguiente imagen y analiza tus respuestas:

EVAPORACÓN, SUBLIMACIÓN INVERSA, CALOR, LÍQUIDO, CAMBIO, PASO,

SÓLIDO, SOLIDIFICACIÓN

Parcial 1

Página 26

Describe 5 ejemplos de cambios de estado de agregación de la materia de uso cotidiano.

_________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________

__________________________________________________________________

Cierre

Realización de PRÁCTICA 1 “Material de laboratorio de Química”. Ver Manual de Prácticas

de Química 1

Realización de práctica 2 “Propiedades Generales de la materia”. Ver Manual de Prácticas

de Química 1

Realización de práctica 3 “El papel que nunca se moja” ”. Ver Manual de Prácticas de

Química 1

Realización de práctica 4 (Práctica casera-clase invertida). “Separación de mezclas”. Ver

Manual de Prácticas de Química 1

Parcial 1

Página 27

TEMA 1.3 ENERGIA

Apertura

a) ¿Qué opinas, la materia posee energía? b) ¿Cuántos tipos de energía conoces?

c) ¿Crees que la energía se transforma?

ENERGIA

La energía es la capacidad que tienen los sistemas materiales de transferir calor o realizar un trabajo, de modo que a medida que un cuerpo o un sistema transfieren o realiza un trabajo, su energía disminuye. La energía se mide en julios (J) en el sistema internacional de unidades.

¿Por qué establecer el concepto de energía? ¿Habrá una relación entre el estudio de la estructura de la materia y la energía?

Como hemos visto, estamos rodeados de materia, incluso nosotros somos materia. Pero también existe otros componentes que están presentes dentro de nuestras actividades diarias: la energía. Piensa, ¿En qué actividades necesitamos energía?

Revisar la presentación de Power Point ENERGIA

1.3 ENERGIA

Distribución de Tiempo

Etapa Tiempo asignado

Apertura ½ hora

Desarrollo 1 horas

Clase invertida 2 horas

Cierre ½ hora

Total Clase 2 Horas

Clase invertida 3 Horas

Parcial 1

Página 28

TIPOS DE ENERGIA

La energía puede manifestarse de diferentes maneras: en forma de movimiento (cinética), de posición (potencial), de calor, de electricidad, de radiaciones electromagnéticas, etcétera. Según sea el proceso, la energía se denomina de alguna de las siguientes maneras:

TIPO DE ENERGIA

DESCRIPCIÓN EJEMPLO

ENERGÍA TÉRMICA

Es una forma de energía que se manifiesta en el incremento de temperatura. Proviene del movimiento de los átomos y de las moléculas de materia. Se trata de una forma de energía cinética producida por los movimientos aleatorios de esas moléculas.

ENERGÍA

ELÉCTRICA

La produce el movimiento de cargas eléctricas negativas o electrones a través de un cable conductor.

Esta energía produce fundamentalmente tres efectos: luminoso, térmico y magnético.

ENERGIA SOLAR

Es la energía radiante producida por el sol como resultado de la reacciones nucleares de fusión que llegan a la tierra a través del espacio, en forma de cuantos de energía llamados fotones.

ENERGIA QUÍMICA

Se produce dentro de las reacciones químicas

ENERGIA NUCLEAR

Es la energía almacenada en el núcleo de los átomos que se liberan en las reacciones nucleares de fisión y de fusión. Un ejemplo es la energía del uranio, que se manifiesta en los reactores nucleares.

ENERGIA

Es generada por el movimiento de masa de aire, es decir, del viento.

Parcial 1

Página 29

EÓLICA

TRANSFORMACIONES DE LA ENERGIA

De igual forma que la materia, la energía se encuentra en transformación constante. La energía siempre pasa de formas más útiles a formas menos útiles. Por ejemplo, en un volcán, la energía interna de las rocas fundidas puede transformarse en energía térmica, generando gran cantidad de calor. Por otra parte, cuando oprimimos en interruptor de la luz, la energía eléctrica se transforma en energía luminosa y en energía calorífica.

ACTIVO MI APRENDIZAJE

Haz lo que se te indica en las siguientes actividades

I.

Completa la siguiente tabla indicando el tipo de energía que utiliza, una descripción breve del proceso y un ejemplo.

EJEMPLO

TIPO DE ENERGIA Y DESCRIPCION DEL PROCESO

OCURRIDO

Fotosíntesis

Tren en movimiento

Rayo

Agua en una presa

Parcial 1

Página 30

Un molino de viento

Agua hirviendo

Carbón en ignición

Un volcán en erupción

II.

En la siguiente tabla indica la forma de energía que manifiestan los siguientes objetos o fenómenos de la naturaleza. En algunos casos puede manifestarse más de una forma de energía a la vez.

OBJETO O FENÓMENO FORMAS DE ENERGÍA QUE SE MANIFIESTAN

Trueno

Agua hirviendo

Gelatina

Agua en una presa

Un ave volando

III.

Complementa escribiendo en los espacios vacíos las palabras correspondientes eligiendo las del siguiente recuadro:

Parcial 1

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Al abrir las compuertas de la presa del Sistema el Duero las agua en energía____________ pasan rápidamente a energía____________ llegando a unos transformadores con diferencia de potencial que transforma la energía en _____________, misma que abastece a la población cercana llegando a ser utilizada en encendido de aparatos eléctricos transformándose en el caso de una licuadora en energía ____________, en un horno en energía___________________, en un televisor en energía ________________.

IV.

Juego de preguntas-respuestas

a) Visita las siguientes ligas o direcciones electrónicas para dar respuesta al cuestionario, de forma individual, en el cuaderno de evidencias.

Tipos de energía https://www.youtube.com/watch?v=3soGLMk8L9k

Energías- tipos de energías y transformaciones de energías. HD https://www.youtube.com/watch?v=F_898D2ffic

b) Contesta correctamente a partir de la información revisada y estudiada. c) Revisa bien la información para que contribuyas al buen desempeño de tu equipo en

la competencia: a. Sin el auxilio de información, por equipos se les planteará una pregunta del

cuestionario y si la respuesta es correcta acumularán punto, en caso contrario otro equipo les robará respuesta.

Cuestionario:

1. Escribe la definición de energía 2. ¿Qué es necesario para que un cuerpo experimente un cambio? 3. ¿Qué tipo de cambios produce la energía en los cuerpos? 4. ¿Qué es un cambio físico? Escribe 3 ejemplos 5. ¿Qué es un cambio químico? Escribe 3 ejemplos 6. Escribe 10 tipos de energía con su definición 7. Escribe la ley de la transformación de la energía. 8. ¿Se puede obtener energía de la nada? ¿Por qué? 9. ¿Cuál es la principal fuente de energía?

Lista de palabras posibles para complementar:

• Eléctrica • Potencial • Hidráulica • Luminosa • Calorífica • Mecánica •

Parcial 1

Página 32

10. ¿Por qué brilla el sol? (Ver http://www.astromia.com/solar/brillosol.htm) 11. ¿Cuál es el combustible más importante? 12. ¿Cuál es la energía más utilizada? 13. ¿A qué se le llama transformación de energía? 14. Escribe 5 ejemplos de transformación de energía 15. ¿Qué es la energía renovable? 16. Anota 3 ejemplos de energía renovable 17. Escribe 5 ejemplos de energía no renovable 18. ¿A qué se le llama energía limpia? 19. Escribe 5 ejemplos de energías limpias.

V.

a) En la siguiente tabla indica el tipo de energía que producen los siguientes objetos.

OBJETO O FENÓMENO FORMAS DE ENERGÍA QUE SE MANIFIESTAN

Aerogenerador

Micrófono

Fuegos artificiales

Foco

Dinamo de una bicicleta

TEMA 2. ÁTOMO.

2.1 TEORIA ATOMICA

Distribución de Tiempo

Etapa Tiempo asignado

Apertura ¼ hora

Desarrollo 2 horas

Clase invertida 3 horas

Cierre ¾ hora

Parcial 1

Página 33

APERTURA

a) Si todo lo que nos rodea es materia, ¿de qué está formada?

b) ¿Desde cuándo conoces su composición?

c) ¿Quién fue el primer hombre que dio una respuesta a esta pregunta?, ¿cuándo? Y ¿dónde?

DESARROLLO

INICIOS DE LA TEORÍA ATÓMICA

A lo largo de la historia se han propuesto varios modelos de la estructura interna de los átomos que explican las propiedades físicas y químicas de las sustancias. A continuación se describen algunos de los más importantes.

La concepción del átomo data de la Grecia clásica, hace más de 2000 años, donde los filósofos importantes tales como Tales de Milato (640-546 a. c.), Leucipo (450-370 a. c.) y Demócrito (460-370 a. c.)Afirmaban que todo lo que nos rodea tiene un origen común. A Leucipo y a Demócrito se les atribuye la teoría atomista griega y el nombre de átomo, cuyo significado es “indivisible”, que era la parte más pequeña e indestructible que formaba la materia toda la naturaleza, y que no se distinguía de otras más que por su forma y dimensión. Esta idea domino al mundo por siglos y sentó las bases para la experimentación y manipulación de diversas sustancias con el propósito de producir otras.

Robert Boyle (1627-1691) aplico distintos métodos alquimistas y concluyo que todos los objetos en la naturaleza estaban hechos de un número limitado de sustancias simples, a las cuales les dio el nombre de elementos.

Revisar la presentación de Power Point MODELOS ATOMICOS

Total Clase 3 Horas

Clase invertida 4 Horas

Parcial 1

Página 34

A finales del siglo XVIII, John Dalton (1766-1844) llevo a cabo los primeros experimentos de laboratorio que comprobaron la existencia del átomo, a partir de los cuales formulo la ley de las proporciones múltiples, según la cual los elementos se unen en proporciones específicas para cada compuesto, pero son variables, ya que un elemento puede formar parte de varios compuestos.

En tanto, Ernest Rutherford (1871-1937), físico neozelandés, dijo que los átomos eran espacio vacío en su mayor parte, que en su núcleo se concentraba su masa y los electrones orbitaban alrededor de este, igual que el sistema solar.

TEORIAS ATOMICAS

https://www.youtube.com/watch?v=za-nxN1QCrk Aristóteles: (Grecia antes de Cristo). Los elementos de la materia son: aire, agua, tierra y fuego (gas, líquido, sólido y plasma) Demócrito: (Grecia. Año 460-370 antes de Cristo) El átomo es la partícula más pequeña de la materia, indivisible e indestructible, a: sin, tomon: corte o división Dalton:(Inglaterra 1803). Explicó las siguientes leyes consideradas como: “La Teoría Atómica moderna”

1. Ley de la conservación de la masa 2. Ley de la composición constante 3. Ley de las proporciones múltiples

Imagino que los átomos eran:

Esferas compactas

De tamaños y masas diferentes Sus POSTULADOS:

1. Los elementos están formados por partículas muy pequeñas llamadas átomos los cuales son indestructibles e indivisibles.

2. Todos los átomos de un elemento son iguales y poseen el mismo peso mientras que los átomos de diferentes elementos además de ser diferentes tienen distintos pesos.

3. Los átomos se unen en una relación sencilla para formar compuestos. Joseph THOMPSO :(Inglaterra 1909). Teoría del pastel o budín con pasas.

Revisar el video MODELOS ATOMICOS

Parcial 1

Página 35

Experimento de tubo de rayos catódicos logra comprobar la existencia de partículas negativas dentro del átomo. A estas partículas las llamó electrones.

Debido a que el átomo es neutro deben existir una parte positiva que contrarresten a la cargas negativas del electrón por esto su modelo considera al átomo como una esfera de materia positiva y a los electrones metidos en ella como las pasas de un budín El átomo es divisible por lo tanto desecha al modelo de Daltón. Logro demostrar la relación entre la masa y la carga del electrón. Ernest RUTHERFORD: Llegó a las siguientes conclusiones:

El átomo está constituido por un núcleo en donde está concentrada la carga positiva y la mayoría de su masa.

El radio del núcleo es de 1 x10-12 cm mientras que el del átomo de 1x10-8 cm.

Existe el mismo número de electrones que de cargas positivas en el núcleo.

Los electrones están distribuidos en un espacio muy amplio fuera del núcleo

El volumen ocupado por un átomo es en gran parte espacio vacío.

Parcial 1

Página 36

Max PLANK (Alemania) Da origen a la teoría cuántica del modelo atómico La radiación no puede ni emitirse ni absorberse de manera continua sino que la energía es discontinua y consiste en paquetes individuales de energía llamados cuantos o fotones. Niels BOHR. Propone que los electrones se desplazan alrededor del núcleo como un pequeño sistema planetario. Postulados:

1. Los electrones se mueven alrededor del núcleo en trayectorias definidas llamadas órbitas.

2. Los electrones están ubicados en niveles definidos de energía. Los niveles más inferiores son los menos energéticos.

3. Cuando los electrones se mueven de un nivel a otro ganan o pierden energía.

Parcial 1

Página 37

Otro aporte: Logro predecir con exactitud las longitudes de onda del hidrógeno e introducir el concepto de cuantización energética es decir, que los electrones poseen energía y se mueven en forma de ondas.

Este modelo de Bohr ya está obsoleto. CHEWIK: Le da el nombre a la carga positiva protón. MODELO ATOMICO ACTUAL Para establecer el modelo atómico actual se integraron aportaciones de los siguientes científicos: BOHR

El modelo atómico en donde al centro se encuentra el núcleo y al rededor girando los electrones en trayectoria de órbitas circulares simulando un pequeño sistema planetario.

Propuso la cuantización de la energía de los electrones o paquetes de energía. LOUIS DE BROGLIE

Demostró que el electrón al estar en movimiento y al poseer una masa muy pequeña podía tener una naturaleza ondulatoria y comportarse como un haz de luz adquiriendo dualidad de partícula y onda.

Relaciona, la longitud de onda y la masa del electrón mediante una ecuación.

Werner Karl HEISENBERG (Alemania 1927) Propone el "Principio de Incertidumbre" que es la base de la mecánica cuántica actual, establece que:

Parcial 1

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No es posible conocer al mismo tiempo la velocidad y la posición del electrón con suficiente precisión como para demostrar su trayectoria, es decir no se pude determinar su recorrido.

En el núcleo se encuentran los protones y los neutrones y a su alrededor los electrones en la nube electrónica, con los niveles y subniveles de energía.

Todos estos aportes se unen para dar lugar a la ecuación matemática o de onda que describe mediante cuatro números cuánticos el comportamiento del electrón.

Modelo mecánico ondulatorio o mecánica cuántica SHRÖDRINGER (Irlanda) Propone el modelo atómico actual apoyado en las conclusiones de Bohr, Brogli y Heisenberg.

Parcial 1

Página 39

ACTIVO MI APRENDIZAJE

Haz lo que se te indica en las siguientes actividades

a) Formar equipos de 4 a 5 personas

b) Realizar la exposición escrita en cartulinas de las propuestas y aportaciones que hicieron los

siguientes estudiosos de la antigüedad hasta el último aportador a la teoría atómica, pegarlas

en el muro del salón.

Equipo Aportador Aportación

1 Aristóteles, Empédocles, y

Dalton

2 Thompson y Rutherford

3 Bhor

4 Broglie, Plank y Heisemberg

5 Shodringer

c) De forma individual, llena la información faltante (en electrónico) de los cuadros informativos

A y B revisando nuevamente la liga https://www.youtube.com/watch?v=za-nxN1QCrk

Cuadro A. Modelos Atómicos

Autor Fotografía Modelo Conceptos Postulado (s) Insuficiencia

Parcial 1

Página 40

(Año) propuesto básicos y/o Ley (s) del modelo

John Dalton

El átomo es una

partícula

indivisible e

indestructible.

1) Los

átomos de un

mismo

elemento son

iguales en

forma y

tamaño.

2) Los

átomos de

elementos

distintos son de

diferentes

formas y

tamaños.

3) Los

elementos se

unen en una

forma sencilla y

constante para

forman

compuestos.

El átomo si

tiene división

Josheph

Thomson

La materia es

eléctricamente

neutra, lo que

hace pensar

que, además

de electrones,

debe de haber

partículas con

cargas

positivas.

Ernest

Rutherford

(1911)

El átomo posee

un núcleo

central de

carga positiva,

el resto del

átomo está

prácticamente

vacío, los

.

Parcial 1

Página 41

Cuadro B. Aportaciones a la Teoría Atómica Cuántica

Científico Año Aportación Imagen

Plank

1901 “En la emisión de luz por

átomos intervienen saltos

de electrones de un nivel

de menor energía a un

nivel mayor.

electrones se

encuentran a

una gran

distancia del

núcleo

formando una

especie de

corteza.

Niels Bohr

(1913)

.

Si los

electrones

giraran

alrededor del

núcleo en un

recorrido

circular se

precipitarían

Schrödinger

(1916)

Nace la “teoría

atómica

cuántica”.

La ubicación

del electrón en

una nube

electrónica.

Modelo actual

Parcial 1

Página 42

Broglie

Heisemberg

Propone el "Principio de

Incertidumbre" que es la

base de la mecánica

cuántica actual, establece

que:

• No es posible conocer al

mismo tiempo la velocidad

y la posición del electrón

con suficiente precisión

como para demostrar su

trayectoria, es decir no se

pude determinar su

recorrido. No es posible conocer al mismo tiempo la velocidad y la posición del electrón con suficiente precisión como para demostrar su trayectoria, es decir no se pude determinar su recorrido.

CIERRE

Realización de práctica 5 ”Papeles saltarines”. Ver Manual de Prácticas de Química 1

Realización de práctica 6 “Como mover un palillo sin tocarlo”. Ver Manual de Prácticas de

Química 1

2.2 Partículas subatómicas, 2.3 Número atómico, número, número de masa, masa atómica

Distribución de Tiempo

Etapa Tiempo asignado

Apertura ½ hora

Desarrollo 2 horas

Clase invertida 3 horas

Cierre ½ hora

Total Clase 3 Horas

Clase invertida 2 Horas

Parcial 1

Página 43

APERTURA

1. ¿Cuáles consideras que son las partículas más pequeñas que existen?

2. Ver video de "partículas subatómicas" en youtube

Https://www.youtube.com/watch?v=xh7kqjm4mni

Https://www.youtube.com/watch?v=yi9ji8labwu

3. En el siguiente esquema encierra en un círculo las partículas que corresponden

al átomo.

DESARROLLO

Partículas subatómicas fundamentales

Son las partículas principales que constituyen al átomo: protón, neutrón y electrón.

Parcial 1

Página 44

ACTIVO MI

APRENDIZAJE

Haz lo que se te indica en las siguientes actividades

A) EL FACILITADOR LES PROPORCIONA EL ENLACE DEL VIDEO: “IONES, NUMERO

ATÓMICO, NÚMERO DE MASA, PROTONES, ELECTRONES E ISÓTOPOS”

HTTPS://WWW.YOUTUBE.COM/WATCH?V=W2OZGRO9RX0 PARA QUE EL ALUMNO LO

REVISE.

b) Con la información revisada en el video el alumno

-Hace un mapa conceptual con los siguientes conceptos: átomo, núcleo, protones, neutrones,

corteza, número másico, número atómico, electrones, carga positiva, carga neutra, carga

negativa, masa del átomo.

c) Averigua cuántos protones, neutrones y electrones tienen estos átomos, auxíliate con la

información proporcionada para cada elemento y llena la información de la tabla (Ver anexo

Átomo Símbolo No. de

protones

No. de electrones No. de neutrones

Oxígeno

Cloro

Sodio

Uranio

Parcial 1

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Calcio

O ( Z=8, A=16), Cl (Z= 17, A=37), Na (Z=11, A=23), U (Z=92, A=238), Ca (Z=20, A=40) d) Un átomo tiene 17 protones y 18 neutrones, ¿cuál es su número atómico y su número

másico? ¿Cuántos electrones tiene si el átomo es neutro?

e) Completa la siguiente tabla:

Átomo S Na B Be Cu O2- N3-

Z

11

29 8

A 32

10 16 14

Nº protones

16 4 7

Nº electrones 5

Nº neutrones 12 34

AXZ

9Be4

CIERRE:

Realización de práctica 5. ”Papeles saltarines”. Ver Manual de Prácticas de Química 1

Realización de práctica 6 “Como mover un palillo sin tocarlo”. Ver Manual de Prácticas de

Química 1

2.4 Números cuánticos

Distribución de Tiempo

Etapa Tiempo asignado

Apertura ¼ hora

Desarrollo ½ horas

Clase invertida 2 horas

Parcial 1

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APERTURA

a) a) ¿Necesitas enviar un paquete como lo harías llegar?

b) ¿Podrías estar parado en el mismo punto sobre la tierra donde esta otra persona?

c) ¿Alguna vez has visto que se identifica un objeto o una persona a través de un código?

d) Describe la localización de la nevería para llegar hasta ahí

DESARROLLO Al referirnos a la configuración electrónica (o periódica) estamos hablando de la descripción de la ubicación de los electrones en los distintos niveles (con subniveles y orbitales) de un determinado átomo. Configurar significa "ordenar" o "acomodar", y electrónico deriva de "electrón"; así, configuración electrónica es la manera ordenada de repartir los electrones en los niveles y subniveles de energía. Científicamente, diremos que es la representación del modelo atómico de Schrödinger o modelo de la mecánica cuántica. En esta representación se indican los niveles, subniveles y los orbitales que ocupan los electrones. Debemos acotar que aunque el modelo de Schrödinger es exacto sólo para el átomo de hidrógeno, para otros átomos es aplicable el mismo modelo mediante aproximaciones muy buenas. Para comprender (visualizar o graficar) el mapa de configuración electrónica (o periódica) es necesario revisar los siguientes conceptos. LOS NÚMEROS CUÁNTICOS En el contexto de la mecánica cuántica, en la descripción de un átomo se sustituye el concepto de órbita por el de orbital atómico. Un orbital atómico es la región del espacio alrededor del núcleo en el que la probabilidad de encontrar un electrón es máxima.

Cierre ½ hora

Total Clase 1 Horas

Clase invertida 2 Horas

Modelo atómico general.

Parcial 1

Página 47

La solución matemática de la ecuación de Schrödinger precisa de tres números cuánticos. Cada trío de valores de estos números describe un orbital. Número cuántico principal (n): puede tomar valores enteros (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7) y coincide con el mismo número cuántico introducido por Bohr. Está relacionado con la distancia promedio del electrón al núcleo en un determinado orbital y, por tanto, con el tamaño de este e indica el nivel de energía. Número cuántico secundario (l): Los niveles de energía, identificados con el número cuántico principal (n), poseen

subniveles, los cuales se asocian, además, a la forma del orbital, y son identificados por el número cuántico secundario (l). Entonces, los valores del número cuántico secundario dependen del número cuántico principal "n". Así, la cantidad de subniveles de energía que posea cada nivel principal está dada por la fórmula n – 1 (el valor del número cuántico principal menos uno). Este número cuántico secundario (l) nos indica en que subnivel se encuentra el electrón, y toma valores desde 0 hasta (n - 1), recordando que n es el valor del número cuántico principal. Así, para cada nivel n, el número cuántico secundario (l) será: l = 0, 1, 2, 3,…, n-1. Ejemplo: Si n = 1 (n – 1 = 0), entonces l = 0 (en el nivel de energía 1 no hay subniveles de energía, y para efectos de comprensión se considera este nivel 1 como subnivel 0) Si n = 2 (n -1 = 1), entonces l = 0, 1. El nivel de energía 2 posee dos subniveles, identificados como 0 y 1 Si n = 3 (n – 1 = 2), entonces l = 0, 1, 2. El nivel de energía 3 posee tres subniveles, identificados como 0, 1 y 2 Si n = 4 (n – 1 = 3), entonces l = 0, 1, 2, 3. El nivel de energía 4 posee cuatro subnoiveles, identificados como 0, 1, 2 y 3 Si n = 5 (n – 1 = 4), entonces l = 0, 1, 2, 3, 4. El nivel de energía 5 posee cinco subnoveles, identificados como 0, 1, 2, 3 y 4 También para efectos de comprensión, la comunidad científica ha aceptado que los números que representan los subniveles (0, 1, 2, y 3) sean reemplazados por las letras s, p, d y f, respectivamente, para representar los distintos tipos de orbitales. Estas letras se optiene de la inicial de las palabras sharp (s), principal (p), difuso (d) y fundamental (f). Cada subnivel, a su vez, posee distinta cantidad de orbitales, lo cual veremos más adelante. Ahora, con respecto a la forma del orbital de estos subniveles, el número cuántico secundario (o azimutal) determina laexcentricidad de la órbita: cuanto mayor sea este número, más excéntrica será la órbita; es decir, será más aplanada la elipse que recorre el electrón. Así, en el nivel 1 (o capa K) el valor del nivel (identificado como subnivel 0) es cero (no hay excentricidad) y su órbita es circular. Cada vez que aumenta el valor del número cuántico secundario (o azimutal) aumenta la excentricidad de la órbita, como se demuestra en el siguiente gráfico:

Número cuántico principal (n).

Parcial 1

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Número cuántico magnético (ml): puede tener todos los valores desde – l hasta + l pasando por cero. Describe la orientación espacial del orbital e indica el número de orbitales presentes en un subnivel determinado. Para explicar determinadas características de los espectros de emisión se consideró que los electrones podían girar en torno a un eje propio, bien en el sentido de las agujas del reloj o en el sentido contrario. Para caracterizar esta doble posibilidad se introdujo el número cuántico de espín (ms) que toma los valores de + ½ o – ½.. Para entender el concepto de configuración electrónica es necesario asumir o aplicar dos principios importantes: • Principio de Incertidumbre de Heisenberg: “Es imposible determinar simultáneamente la posición exacta y el momento exacto del electrón” . • Principio de Exclusión de Pauli: “Dos electrones del mismo átomo no pueden tener los mismos números cuánticos idénticos y por lo tanto un orbital no puede tener más de dos electrones”.

Tipos de configuración electrónica Para graficar la configuración electrónica existen cuatro modalidades, con mayor o menor complejidad de comprensión, que son: Configuración estándar Se representa la configuración electrónica que se obtiene usando el cuadro de las diagonales (una de sus formas gráficas se muestra en la imagen de la derecha). Es importante recordar que los orbitales se van llenando en el orden en que aparecen, siguiendo esas diagonales, empezando siempre por el 1s.

Cuadro de las diagonales, mecanismo para distribuir electrones en sus diferentes niveles de energía.

Parcial 1

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Aplicando el mencionado cuadro de las diagonales la configuración electrónica estándar, para cualquier átomo, es la siguiente: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d10 6p6 7s2 5f14 6d10 7p6 Más adelante explicaremos cómo se llega este enjambre de números y letras que perturba inicialmente, pero que es de una simpleza sorprendente. Configuración condensada Los niveles que aparecen llenos en la configuración estándar se pueden representar con un gas noble (elemento del grupo VIII A, Tabla Periódica de los elementos), donde el número atómico del gas coincida con el número de electrones que llenaron el último nivel. Los gases nobles son He, Ne, Ar, Kr, Xe y Rn.

Configuración desarrollada Consiste en representar todos los electrones de un átomo empleando flechas para simbolizar el spin de cada uno. El llenado se realiza respetando el principio de exclusión de Pauli y la Regla de máxima multiplicidad de Hund.

Configuración semidesarrollada Esta representación es una combinación entre la configuración condensada y la configuración desarrollada. En ella sólo se representan los electrones del último nivel de energía.

Niveles de energía o capas

Si repasamos o recordamos los diferentes modelos atómicos veremos que en esencia un átomo es parecido a un sistema planetario. El núcleo sería la estrella y los electrones serían los planetas que la circundan, girando eso sí (los electrones) en órbitas absolutamente no definidas, tanto que no se puede determinar ni el tiempo ni el lugar para ubicar un electrón (Principio de Incertidumbre de Heisenberg). Los electrones tienen, al girar, distintos niveles de energía según la órbita (en el átomo se llama capa o nivel) que ocupen, más cercana o más lejana del núcleo. Entre más alejada del núcleo, mayor nivel de energía en la órbita, por la tendencia a intercambiar o ceder electrones desde las capas más alejadas.

Figura de un átomo sencillo ilustrando lo indefinido de sus órbitas.

Parcial 1

Página 50

Entendido el tema de las capas, y sabiendo que cada una de ellas representa un nivel de energía en el átomo, diremos que: 1. Existen 7 niveles de energía o capas donde pueden situarse los electrones para girar alrededor del núcleo, numerados del 1, el más interno o más cercano al núcleo (el que tiene menor nivel de energía), al 7, el más externo o más alejado del núcleo (el que tiene mayor nivel de energía). Estos niveles de energía corresponden al número cuántico principal (n) y además de numerarlos de 1 a 7, también se usan letras para denominarlos, partiendo con la K. Así: K =1, L = 2, M = 3, N = 4, O = 5, P = 6, Q = 7. 2. A su vez, cada nivel de energía o capa tiene sus electrones repartidos en distintos subniveles, que pueden ser de cuatro tipos: s, p, d, f.

Ilustración para los niveles y subniveles de energía electrónica en el átomo

Imágenes tomadas de la página: http://configraelectrones-mvc.blogspot.com/

Para determinar la configuración electrónica de un elemento sólo hay que saber cuántos electrones debemos acomodar y distribuir en los subniveles empezando con los de menor energía e ir llenando hasta que todos los electrones estén ubicados donde les corresponde. Recordemos que partiendo desde el subnivel s, hacia p, d o f se aumenta el nivel de

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energía. 3. En cada subnivel hay un número determinado de orbitales que pueden contener, como máximo, 2 electrones cada uno. Así, hay 1 orbital tipo s, 3 orbitales p, 5 orbitales d y 7 del tipo f. De esta forma el número máximo de electrones que admite cada subnivel es: 2 en el s; 6 en el p (2 electrones x 3 orbitales); 10 en el d (2 x 5); 14 en el f (2 x 7).. La distribución de niveles, subniveles, orbitales y número de electrones posibles en ellos se resume, para las 4 primeras capas, en la siguiente tabla:

Niveles de energía o capa (n)

1 (K) 2 (L) 3 (M) 4 (N)

Tipo de subniveles s s p s p d s p d f

Número de orbitales en cada subnivel

1 1 3 1 3 5 1 3 5 7

Denominación de los orbitales

1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f

Número máximo de electrones en los orbitales

2 2 - 6 2 - 6 - 10 2 - 6 - 10 - 14

Número máximo de electrones por nivel de energía o capa

2 8 18 32

Insistiendo en el concepto inicial, repetimos que la configuración electrónica de un átomo es la distribución de sus electrones en los distintos niveles, subniveles y orbitales. Los electrones se van situando en los diferentes niveles y subniveles por orden de energía creciente (partiendo desde el más cercano al núcleo) hasta completarlos. Recordemos que alrededor del núcleo puede haber un máximo de siete capas atómicas o niveles de energía donde giran los electrones, y cada capa tiene un número limitado de ellos. La forma en que se completan los niveles, subniveles y orbitales está dada por la secuencia que se grafica en el esquema conocido como regla de las diagonales: Es importante saber cuántos electrones existen en el nivel más externo de un átomo pues son los que intervienen en los enlaces con otros átomos para formar compuestos.

Parcial 1

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Regla de las diagonales Sirve para determinar el mapa de configuración electrónica (o periódica) de un elemento. En otras palabras, la secuencia de ocupación de los orbitales atómicos la podemos graficar usando la regla de la diagonal, para ello debemos seguir la flecha roja del esquema de la derecha, comenzando en 1s; siguiendo la flecha podremos ir completando los orbitales con los electrones en forma correcta. En una configuración estándar, y de acuerdo a la secuencia seguida en el gráfico de las diagonales, el orden de construcción para la configuración electrónica (para cualquier elemento) es el siguiente: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d10 6p6 7s2 5f14 6d10 7p6 Los valores que se encuentran como superíndices indican la cantidad máxima de electrones que puede haber en cada subnivel (colocando sólo dos en cada orbital de los subniveles).

La Tabla Periódica, punto de partida

En la tabla periódica, entre los datos que encontramos de cada uno de los elementos se hallan el Número atómico y la Estructura electrónica o Distribución de electrones en niveles. El Número atómico nos indica la cantidad de electrones y de protones que tiene un elemento. La Estructura electrónica o Distribución de electrones en niveles indica cómo se distribuyen los electrones en los distintos niveles de energía de un átomo (lo que vimos más arriba con la regla de las diagonales). Pero, si no tengo la tabla periódica para saber cuántos electrones tengo en cada nivel, ¿cómo puedo hacer para averiguarlo?

El sodio en la tabla.

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Ya vimos que la regla de las diagonales ofrece un medio sencillo para realizar dicho cálculo. Para escribir la configuración electrónica de un átomo es necesario: Saber el número de electrones que tiene el átomo; para ello basta conocer el número atómico (Z) del átomo en la tabla periódica. Recuerda que el número de electrones en un átomo neutro es igual al número atómico (Z). Ubicar los electrones en cada uno de los niveles de energía, comenzando desde el nivel más cercano al núcleo (nivel 1). Respetar la capacidad máxima de cada subnivel (s = 2e-, p = 6e-, d = 10e- y f = 14e-). Supongamos que tenemos que averiguar la Distribución electrónica en el elemento sodio, que como su número atómico indica tiene 11 electrones, los pasos son muy sencillos: debemos seguir las diagonales, como se representan más arriba. En el ejemplo del sodio sería: 1s2, como siguiendo la diagonal no tengo nada busco la siguiente diagonal y tengo 2s2, como siguiendo la diagonal no tengo nada busco la siguiente diagonal y tengo 2p6, siguiendo la diagonal tengo 3s2. Siempre debo ir sumando los superíndices, que me indican la cantidad de electrones. Si sumo los superíndices del ejemplo, obtengo 12, quiere decir que tengo un electrón de más, ya que mi suma para ser correcta debe dar 11, por lo que al final debería corregir para que me quedara 3s1. Por lo tanto, para el sodio (11 electrones), el resultado es: 1s2 2s2 2p6 3s1 Primer nivel: 2 electrones (los 2 en subnivel s, en un orbital); Segundo nivel: 8 electrones (2 en subnivel s, en un orbital, y 6 en subnivel p, con 2 en cada uno de sus 3 orbitales); tercer nivel: 1 electrón (ubicado en el subnivel s, en un orbital). En la tabla periódica podemos leer, respecto al sodio: 2 - 8 - 1 Otros ejemplos:

CLORO: 17 electrones 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5 1º nivel: 2 electrones 2º nivel: 8 electrones 3º nivel: 7 electrones En la tabla periódica podemos leer: 2 - 8 - 7

MANGANESO: 25 electrones 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d5 1º nivel: 2 electrones 2º nivel: 8 electrones 3º nivel: 13 electrones 4º nivel: 2 electrones En la tabla periódica podemos leer: 2 - 8 - 13 – 2

Ilustración simplificada de un átomo.

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El superíndice es el número de electrones de cada subnivel (recordando siempre que en cada orbital del subnivel caben solo dos electrones). El Número máximo de electrones por nivel es 2(n)2 (donde n es la cantidad de subniveles que tiene cada nivel).

Hagamos un ejercicio: Supongamos que deseamos conocer la configuración electrónica de la plata, que tiene 47 electrones. Por lo ya aprendido, sabemos que el orden de energía de los orbitales es 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, etc. En cada subnivel s (que tienen sólo un orbital) cabrán dos electrones. En cada subnivel p (que tienen 3 orbitales) cabrán 6 electrones. En cada subnivel d (que tienen 5 orbitales) cabrán 10 electrones. En cada subnivel f (que tienen 7 orbitales) cabrán 14 electrones. Siguiendo esta regla debemos colocar los 47 electrones del átomo de plata, la cual debe quedar así: 1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p6, 4s2, 3d10, 4p6, 5s2, 4d9 donde sólo se han puesto 9 electrones en los orbitales d (que son cinco) de la capa cuarta para completar, sin pasarse, los 47 electrones de la plata. CIERRE

Ilustración más compleja y más realista de la estructura de un átomo.

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ACTIVO MI

APRENDIZAJE

Haz lo que se te indica en las siguientes actividades

1.- ¿Qué establece la configuración electrónica?

2.- Define cada uno de los números cuánticos y señala los valores posibles que pueden

tomar

Numero cuántico Definición Valores posibles que puede tomar

Principal (n)

Azimutal o secundario (l)

Magnético (m)

Spin (s)

3.- Señala las características de los orbitales s, p, d y f, así como el número de suborbitales donde es probable encontrar al electrón 4.- Desarrolla la configuración electrónica de los siguientes elementos He, Potasio, Calcio, Hierro, Azufre, Kriptón.

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