quimica_guia2

I.E.D. RESTREPO MILLÁN J. NOCTURNA CLEI 5ª / 2009GUÍA DE TRABAJO DISEÑADA POR: Gladys García Benavides e_mail: [email protected]

OBJETIVO GENERALReafirmar conceptos básicos de la estructura atómica, clasificación de los elementos, propiedades de los metales y no metales, propiedades periódicas, enlaces químicos; con el fin de lograr una mejor comprensión de los fenómenos físico- químicos que suceden a nuestro alrededor.OBJETIVOS ESPECIFICOS1. Comprender la evolución de los diferentes modelos atómicos con el fin de explicar la estructura de la materia resaltando la importancia del modelo cuántico como base de la química moderna.

2. Diferenciar los números cuánticos y aplicar los principios sobre la distribución electrónica, para representar las configuraciones de los átomos.

3. Interpretar la utilidad de los elementos y compuestos químicos en la vida cotidiana.

LOGROS E INDICADORES1. Interpreta el desarrollo histórico de la tabla periódica y su influencia en la

actualidad.2. Diferencia modelos atómicos y el modelo cuántico como base de la química

moderna.3. Establece relaciones entre la notación espectral de los elementos y su ubicación

en la tabla periódica.4. Identifica la importancia de los enlaces químicos para la formación de los

diferentes materiales en la cotidianidad. 5. Interpreta y resuelve ejercicios propios de la temática de la guía

COMPETENCIAS:Interpretar situaciones:

Comprensión e interpretación de la temática de la guía. Descripción de hechos históricos importantes en el desarrollo de la química.

Establecer condiciones:1. Aplicación de conocimiento en la solución actividades propuestas2. Elaboración de mapas conceptúales

Plantear y argumentar hipótesis:1. Interpretación de modelos atómicos contrastando con el modelo actual 2. Elaboración de conclusiones.3. Formulación y resolución de preguntas.

Valorar el trabajo en ciencias naturales: Posicionamiento argumentado sobre relaciones ciencia, tecnología, ambiente y

sociedad.

1


LECTURA INTRODUCTORIA

Las tendencias del desarrollo científico-tecnológico tienen repercusiones directas en los modelos de desarrollo social y económico de todos los países. Colombia como parte del mundo, no está ajena a estos procesos de transformación. Si deseamos alcanzar altos niveles de desarrollo social y económico, para gozar de una excelente calidad de vida, es indispensable lograr altos niveles educativos, y así la sociedad pueda enfrentar los retos que se le presentan con una población debidamente preparada. Para esto se requiere la formación de estudiantes con pensamiento creativo, flexible, crítico e independiente, capaces de tomar decisiones y de resolver problemas.

En el caso particular de la Química, no podemos limitarnos a dar información relativa a planteamientos teóricos y ejercicios de esta disciplina, sino que buscamos en la Institución y específicamente en la Jornada Nocturna del Colegio Restrepo Millán, ofrecer a los estudiantes la oportunidad de analizar situaciones de la vida cotidiana en los cuales se evidencian problemas que requieren de un conocimiento químico para su análisis y búsqueda de posibles explicaciones y soluciones. Utilizaremos las herramientas que nos ofrecen las Tecnologías de Información y comunicación para ampliar y reafianzar las temáticas de clase.

¡Bienvenidos al emocionante mundo del conocimiento!

DESARROLLO DEL TEMA

ESTRUCTURA ATÓMICAContinuando la temática de la guía anterior, ahora nos dedicaremos a la búsqueda de una explicación a la estructura atómica como uno de los mejores ejemplos del desarrollo de la ciencia. El desarrollo de un concepto referente al átomo como pequeña porción de un elemento que conserva la naturaleza y propiedades características de éste, se llegó al descubrimiento de sus partículas fundamentales. El modelo atómico de Bohr considera al átomo como un sistema solar en miniatura, en el cual el núcleo corresponde al sol y los electrones a los planetas. Los electrones nunca se chocan debido a que posen diferentes niveles de energía (K,L,M,N,O,P y Q.); el valor energético de estos niveles va aumentando a medida que se aleja del núcleo. En 1916, Arnold Sommerfeld modifica el modelo atómico de Bohr, en el cual los electrones sólo giraban en órbitas circulares, al decir que también podían girar en ORBITAS ELIPTICAS.

En 1923 Louis De Broglie, fue quien sugirió que los electrones tenían tanto propiedades de ondas, como propiedades de partículas, esta propuesta constituyó la base de la "MECÁNICA CUÁNTICA" A consecuencia de este comportamiento dual de los electrones (como onda y como partícula), surgió el principio enunciado por WERNER HEISENBERG (1926), conocido también como "PRINCIPIO DE INCERTIDUMBRE", que dice:

2


"es imposible determinar simultáneamente y con exactitud, la posición y la velocidad del electrón"

Para solucionar este problema surge un nuevo concepto, "EL ORBITAL ATÓMICO"

ORBITAL ATÓMICO: es la región del espacio en la cual existe mayor probabilidad de encontrar al 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”.

****************

La observación y análisis de las siguientes páginas te permitirán desarrollar las actividades propuestas en la guía:

http://concurso.cnice.mec.es/cnice2005/93_iniciacion_interactiva_materia/curso/materiales/atomo/modelos.htm

http://rabfis15.uco.es/Modelos%20At%C3%B3micos%20.NET/Modelos/MAtomicos.aspx ******************

Modelo Atómico actual

Podemos decir que la mecánica cuántica moderna surge hacia 1925 como resultado del conjunto de trabajos realizados por Heisenberg, Schrödinger, Born, Dirac y otros, y es capaz de explicar de forma satisfactoria no sólo, la constitución atómica, sino otros fenómenos fisicoquímicos, además de predecir una serie de sucesos que posteriormente se comprobarán experimentalmente.

La mecánica cuántica se basa en la teoría de Planck, y tomo como punto de partida la dualidad onda-corpúsculo de Louis De Broglie y el principio de incertidumbre de Heisenberg.

Actividad 1. “Recuerda estudiante Restrepista las actividades las podrás desarrollar más fácilmente si consultas las páginas anteriores”

1. Realizar un cuadro comparativo del modelo atómico de Thomson, , Rutherford, Bohr, Sommerfeld.

2. Que explicaciones da la mecánica cuántica respecto al modelo actual del átomo.3. Consultar los trabajos realizados por: Plank, Maxwell, Schrödinger, Pauling, Heisenberg y

Einstein.

Los Números Cuánticos:

Los números cuánticos determinan la región del espacio-energía de mayor probabilidad para encontrar a un electrón. El desarrollo de la Teoría Cuántica fue realizado por Plank, Maxwell, Schrödinger, Pauling, Heisenberg, Einstein, De Broglie y Boltzmann

3

http://rabfis15.uco.es/Modelos%20At%C3%B3micos%20.NET/Modelos/MAtomicos.aspx

http://rabfis15.uco.es/Modelos%20At%C3%B3micos%20.NET/Modelos/MAtomicos.aspx




Descripción de los Números Cuánticos:

n = NúmeroCuántico Principal: Proporciona el Nivel y la distancia promedio relativa del electrón al Núcleo. n posee valores de 1, 2, 3,....

l = Número Cuántico Azimutal Proporciona el subnivel. cada orbital de un subnivel dado es equivalente en energía, en ausencia de un campo magnético. l posee valores desde 0 hasta n-1.

m = Número Cuántico Magnético: Define la orientación del Orbital. m posee valores desde -l pasando por 0 hasta +l

s = Número Cuántico de Spin: Define el giro del Electrón. s posee valores de +1/2 y -1/2.

El Número máximo de electrones por nivel es 2(n)2

Un átomo neutro tiene Z protones en el núcleo y Z electrones a su alrededor . El símbolo Z se emplea para representar el número atómico del elemento.El número másico de un átomo es igual a Z+N, que es prácticamente igual al peso del átomo.Cada elemento se representa por un símbolo y dos números así: Z ªX, donde X es el símbolo, A es el número másico y z el número atómico.

Ejemplo: para el 1123

Na

Z= 11, indica que el sodio tiene 11 protones 11 electrones

A= 23, el número de neutrones es: N= A-Z ; N= 23-11 = 12 neutrones.En el núcleo del átomo se encuentra la totalidad de la carga positiva y la mayor parte de la masa, en la envoltura del átomo se encuentran los electrones, los cuales están situados en niveles, sibniveles y orbitales, a su vez éstos se ordenan de acuerdo con su configuración electrónica o estructura espectral.

Configuración electrónica de los elementos

Notación espectral: Es la representación esquemática de la distribución de los electrones de un átomo, de acuerdo con el modelo atómico de Bohr. Los electrones tienden a ocupar orbítales de energía mínima. La siguiente figura muestra el orden de llenado de orbitales:

Nivel Orbital Electrones máximos por nivel

4


En el esquema anterior el coeficiente indica el nivel, la letra el subnivel y el exponente el número de electrones en ese subnivel. El mayor coeficiente nos dice el nivel exterior del átomo que coincide con el periodo al que pertenece en la tabla periódica, los electrones del nivel exterior o electrones de valencia indicas el grupo donde está ubicado el elemento en la tabla.

Ejemplo: La notación espectral del Calcio (Z = 20) es: 1s2 ,2s2 ,2p6 ,3s2 ,3p6 ,4s2

Del ejemplo podemos indicar que el elemento se ubica en el cuarto periodo con 2 electrones de valencia por tanto

se ubica en el grupo 2, comprobar observando la tabla periódica.

TABLA PERIODICA.

El descubrimiento de un gran número de elementos indujo a los químicos a buscar una clasificación para ellos con el objeto de facilitar su conocimiento y su descripción sistémica en función de sus analogías y diferencias.

La tabla periódica en cualquiera de sus formas es una representación racional y sistémica de las propiedades de los elementos químicos, y su fundamento es la ley periódica.

Fue el científico Mosley quien determinó el número atómico de los elementos químicos y determinó el número de elementos presentes en cada periodo de la tabla periódica. Mendeleiev, descubrió la periodicidad de las propiedades al arreglar los elementos en orden creciente de sus pesos atómicos.

En general la tabla periódica presenta metales (grupo IA excepto el hidrógeno, grupo IIA, elementos como Al, Ga, In, Tl, Sb, Pb, Bi; elementos de transición, la serie lantánida y la serie actínida.) Y no metales (C, N, P grupo VIA excepto el Te, grupo VIIA, y VIIIA ). A los elementos como el B, Si, As, Sb y Se, te; se denomina metaloides.

Para ampliar el tema, observa detenidamente la siguiente página:

http://www.librosvivos.net/smtc/homeTC.asp?TemaClave=1075

5

Actividad 2.1. Realizar la notación espectral para los siguientes elementos: F, Na, C, Al, Cl y I;

indicar el grupo y el periodo al que pertenecen. 2. Los elementos Be,Mg,Ca;Sr,Ba,Ra están en el mismo grupo, a qué familia

pertenecen, cuales son las asignaciones de los electrones en sus orbitales más externos y que valencia exhiben?

3. El fósforo y calcio tienen número atómico 15 y 20, respectivamente. Decir a que grupo y periodo pertenecen.

4. Cierto elemento tiene una configuración electrónica de 1s2 ,2s2 ,2p6 ,3s2 ,3p6 ,3d10,4s2 ,4p2

a) Indicar periodo y grupo al que pertenecen b) Determinan su valencia c) Identificar el elemento.



Actividad 3:1. Consultar los aportes presentados por Döbereiner, Chancourtis, Newlands, Meyer y Mendeleiev a la tabla periódica.2. Indicar las características de la tabla periódica moderna.3. Elaborar un cuadro comparativo entre propiedades de los metales y de los no metales.4. Que nombre reciben los elementos con número atómico mayor de 92?5. Recuerda en éste momento debes saber los símbolos químicos de metales y no metales más representativos.6. Establezca la diferencia entre los elementos más abundantes de la corteza terrestre y los elementos más abundantes del cuerpo humano. En la página citada anteriormente de librosvivos.net; la puedes encontrar.

Con base en las notaciones espectrales la tabla periódica se divide en cuatro regiones: las región s, para los grupos IA y IIA; la región p para los demás grupos principales, la región d, para los elementos de transición simple y la región f para los de transición interna, como se observa en la siguiente tabla:

El conocimiento de la variación de las propiedades de los elementos de la tabla es fundamental para entender la formación de enlaces y predecir el comportamiento químico de algunos elementos; en éste sentido son de particular importancia el radio átomico, el potencial de ionización, la afinidad electrónica y la electronegatividad.

Propiedades periódicas:

Dentro de la tabla existen una serie de propiedades de los elementos que experimentan una variación al desplazarse a través de cada grupo o de cada periodo. Estas son: el radio atómico, la energía de ionización, la afinidad electrónica y la electronegatividad.

Radio Atómico: El volumen de un átomo es función del radio y su variación se comporta como se observa en la siguiente gráfica:

6


El potencial de ionización es la energía necesaria para remover un electrón de un átomo neutro y formar un ión positivo. Aumenta en forma inversa al radio atómico.

M + Energía de Ionización - M + + e (-)

La electronegatividad de un elemento mide su capacidad para atraer electrones, cuando está químicamente combinado con otro átomo. Observemos como aumenta en la tabla :

7

La Electronegatividad


La electronegatividad sirve para predecir el tipo de enlace y sus propiedades y predecir la estabilidad de los compuestos.

Afinidad Electrónica, es la energía liberada al adicionar un átomo neutro. Varía en la misma forma que el potencial de ionización dentro de los grupos y los periodos. Los elementos con las afinidades electrónicas más altas son los situados cerca del oxígeno, el flúor y el cloro. A + 1e A- + energía

Actividad 41. Indicar cual es el elemento más electronegativo de la tabla periódica.2. Definir la relación entre electronegatividad y potencial de ionización.3. Determinar cómo es la electronegatividad en los metales.4. Encontrar los tres elementos de mayor volumen en la tabla periódica?5. Consultar cuál es la importancia del enlace químico

¿Como se enlazan los átomos?

Las transformaciones químicas no son más que el rompimiento y formación de enlaces entre los átomos que constituyen la materia.El enlace químico es la fuerza que mantiene unidos los átomos en un compuesto o en una mezcla. El enlace se efectúa por medio de los electrones de valencia de cada átomo.Los átomos al combinarse ganan, pierden o comparten electrones tratando de adquirir una estructura de gas noble con 8 electrones en su nivel exterior (regla del octeto) El enlace iónico es característico las sustancias inorgánicas o minerales y el enlace covalente es propio de los compuestos orgánicos.

Enlace Iónico: es la fuerza electrostática que atrae las partículas con carga eléctrica opuesta. El enlace icónico se forma cuando un átomo gana o pierde uno o más electrones.

La perdida de un electrón por un átomo produce un ion negativo o catión:

X M+ + e Mientras que la ganancia de un electrón produce un ion negativo o anión:

M + e M -

En este enlace uno de los átomos toma un electrón de la capa de valencia del otro, quedando el primero con carga negativa por el electrón adicional y el segundo con carga positiva al perderlo; el enlace se debe a una ley de la física ampliamente conocida: los polos opuestos se atraen. Cuando un átomo o molécula tiene carga eléctrica se le conoce como ión, de aquí el nombre.

8


Este enlace se forma cuando la diferencia de electronegatividad entre los 2 átomos es muy grande, es decir, se encuentran en extremos opuestos de la tabla periódica. El elemento más electronegativo se lleva al electrón y el menos electronegativo lo pierde.

Un átomo de Sodio dona un electrón a un átomo de Cloro para formar los iones sodio y cloro. El átomo de cloro es más electronegativo que el de sodio y se lleva al electrón, quedando con carga negativa.

Enlace Covalente: Un enlace covalente se origina cuando los átomos tienen comportamiento parecido, presenta una tendencia a ganar y perder electrones. En estas condiciones los electrones son compartidos entre los átomos. Se forma entre átomos que tienen la misma electronegatividad o muy próxima.El enlace se puede representar mediante formulas electrónicas (o estructuras de Lewis).

En este enlace cada uno de los átomos aporta un electrón. Los orbitales de las capas de valencia de ambos átomos se combinan para formar uno solo que contiene a los 2 electrones.

El enlace covalente se representa con una línea recta que une a los 2 átomos, por ejemplo: O-H

Puedes ampliar y repasar en: http://www.librosvivos.net/smtc/homeTC.asp?TemaClave=1075

Enlace Metálico: Los objetos metálicos de hierro, cobre, aluminio, etc., deben tener sus átomos unidos de alguna forma. Pero... ¿cómo? Los átomos de un metal quieren perder sus electrones de valencia. Así se convierten en iones positivos que se ordenan formando una red metálica. ¿Dónde van a parar estos electrones? Se encuentran en medio de la red, formando una nube electrónica que actúa de pantalla frente a las repulsiones que los cationes ejercen entre sí.

Actividad 51. Representar los siguientes enlaces indicando el tipo de enlace que presenta:

9




a) Entre litio y cloro b) Entre sodio y fluor c) Entre calcio y oxígeno2. Escribir el tipo de enlace que se presenta en los siguientes compuestos: a) HCL b) HBr c) CaO d) F2 3. Representar las siguientes moléculas utilizando las estructuras de Lewis: a) NH3 b) N2 c) CO2 d) HClO e) NaCl f) BaCl2

Lectura Complementaria

El enlace metálico y su importancia la podemos ver en el hecho de que las 3/4 partes de elementos del sistema periódico son metales. El papel que estas sustancias han tenido en el desarrollo de la humanidad es tan importante que incluso se distingue entre la edad de piedra, la edad del bronce y la del hierro. De los 90 elementos que se presentan en la naturaleza algunos metales como el sodio y el magnesio, pueden extraerse de los océanos donde se encuentran disueltos. Los demás metales se suelen obtener a partir de depósitos minerales que se hallan encima o debajo de la superficie terrestre. Algunos metales son tan poco reactivos que es posible encontrarlos directamente en forma elemental, este es el caso del oro, la plata y el platino. Otros se encuentran formando parte de distintos compuestos químicos. En general presentan propiedades muy peculiares que los han diferenciado desde hace siglos de las restantes sustancias, tales como: ser excelentes conductores del calor y la electricidad en estado sólido, ser fácilmente deformables (lo que permite trabajarlos y fabricar con ellos objetos de distintas formas). Por otra parte suelen presentarse como sólidos de dureza variable, con muy diversos puntos de fusión y ebullición (el galio, por ejemplo, funde a 2978° mientras que otro metal, el tantalio, lo hace a casi 3000°).

PREGUNTA PROBLEMATIZADORA

¿Cuál es la utilidad de los elementos y compuestos químicos en la vida diaria que nos permiten alimentarnos, vestirnos, fabricar utensilios, etc.?,

Consultar y proponer respuestas argumentadas .

Actividad 6

Enviar la respuesta de la pregunta problematizadora al correo de tu docente. Diseñar un mapa conceptual que integre la temática de la guía utilizando la herramienta CMapTools o cualquier otro graficador y enviarla a través del correo electrónico.

CRITERIOS DE EVALUACIÓN

10


Participación y asistencia a clase Desarrollo de las actividades propuestas en la guía Utilización del correo electrónico para intercambiar información con su

docente.

PÁGINAS ELECTRONICAS DE INTERÉS PARA AMPLIACIÓN DE TEMAS:

http://www.cespro.com/Materias/MatContenidos/Contquimica/QUIMICA_INORGANICA/Estructura_electronicaatomo.htm

http://www.cespro.com/Materias/MatContenidos/Contquimica/QUIMICA_INORGANICA/modelos_atomicos.htm

http://www.fortunecity.com/campus/dawson/196/expthoms1.htm

http://www.monografias.com/trabajos14/modelo-atomico/modelo-atomico.shtml

http://thales.cica.es/rd/Recursos/rd99/ed99-0280-01/ejem3-parte1.html

http://www.eis.uva.es/~qgintro/sisper/tutorial-05.html

http://www.unlu.edu.ar/~qui10017/Quimica%20COU%20muestra%20para%20IQ10017/cap1.htm

http://www.qfb.umich.mx/Curquim/enlaces-quim.htm

http://profmokeur.ca/quimica/

ÉXITOS…. y recuerda… Todo triunfo en la vida es fruto del esfuerzo y la constancia.

Hasta pronto... Gladys García Benavides Docente

11

http://profmokeur.ca/quimica/

http://www.qfb.umich.mx/Curquim/enlaces-quim.htm



http://www.eis.uva.es/~qgintro/sisper/tutorial-05.html

http://thales.cica.es/rd/Recursos/rd99/ed99-0280-01/ejem3-parte1.html

http://www.monografias.com/trabajos14/modelo-atomico/modelo-atomico.shtml

http://www.fortunecity.com/campus/dawson/196/expthoms1.htm





quimica_guia2

Documents