Post on 11-Oct-2018
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.
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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
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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:
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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
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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.
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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
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"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?
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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
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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)
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ACTIVO
MI
APRENDIZAJE
Investigar porque la química es una
ciencia y los pasos del método científico,
elaborar un mapa conceptual con la
información seleccionada
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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
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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
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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%
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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
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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.
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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
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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.
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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.
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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
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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.
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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
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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.
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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.
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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
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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:
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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 •
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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
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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
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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
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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.
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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.
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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:
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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.
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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
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(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
.
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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
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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
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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.
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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
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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
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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.
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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).
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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.
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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.
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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.
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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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