Apoyo Docente Química

Los Elementos Químicos

en la Tabla Periódica Aprendizajes Esperados •

Relacionan el número de protones en el núcleo con un determinado elemento del sistema periódico; establecen que el número de electrones en el átomo neutro es igual al número de protones en el núcleo, y aplican este principio a la determinación de la carga eléctrica de iones monoatómicos.

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Reconocen que muchas de las propiedades de los elementos se repiten periódicamente, y valoran el ordenamiento de los elementos en el sistema periódico, como el resultado de un proceso histórico en la búsqueda de sistematizar y ordenar una gran cantidad de información.

Relación con el Currículo Unidad o Eje de Aprendizaje: La materia y sus Transformaciones. Contenidos Mínimos Obligatorios: Descripción de la configuración electrónica de diversos átomos para explicar sus diferentes ubicaciones en la tabla periódica. Objetivos Fundamentales Transversales: Relacionar la estructura electrónica de los átomos con su ordenamiento en la tabla periódica, sus propiedades físicas y químicas, y su capacidad de interacción con otros átomos. Conceptos Claves: Átomo, ión, electrón, tabla periódica de los elementos químicos, grupo, período, gases nobles, elementos de transición, elementos representativos, orden de llenado de orbitales, capa de valencia.

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Orientaciones Pedagógicas Antes de Comenzar la Unidad: • Familiarícese con el objeto digital. • Imprima las copias necesarias de la Guía del Estudiante. • Revise los conceptos claves que el alumno debe aprender. • Prepare los materiales y elementos necesarios para la realización de las actividades prácticas sugeridas en la presente guía. • Revise el sitio web para profundizar contenidos. • Utilice el recurso “glosario” sólo para su profundización de contenidos y la conceptualización correspondiente, así como para que los estudiantes complementen sus aprendizajes, después que los hayan construido por sí solos y no al principio de la clase.

Sesión 1 Focalización 1. Comience la unidad comentando que durante las próximas sesiones estudiaremos de qué están hechas las cosas y por qué tienen las propiedades que tienen. Comente que alrededor nuestro existe una gran variedad de sustancias químicas, muchas de las cuales son utilizadas diariamente, por ejemplo, el agua, el oxígeno, el cobre, etc. Muestre la [Página 1. ¿Qué Sabemos?] y haga la pregunta focalizadora: • • •

Escribe una lista de las sustancias químicas que conozcas. Clasifícalas de acuerdo a un criterio libre. De la lista de sustancias químicas, selecciona aquellas que corresponden a elementos.

Cada estudiante debe hacer una lista personal en su Guía del Estudiante. Después de un tiempo prudente, haga una lista de las sustancias que dicten los y las estudiantes en un costado del pizarrón o en un papelógrafo, para ser contrastada al final de la clase. 2. Indique a los y las estudiantes que, utilizando su propia lista, la que pueden complementar con las sustancias del papelógrafo del curso, deben clasificar las sustancias según el criterio que deseen. Luego, pida que lean sus criterios de clasificación y los expliquen al curso. 3. Finalmente, pida que, de todas las sustancias que tienen en sus listas, seleccionen sólo aquellas que son elementos químicos. Una vez que logren la clasificación, pida que enumeren todos los elementos químicos que conocen y haga una lista en un papelógrafo o a un costado del pizarrón.

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Exploración 1. Pida a los y las estudiantes que ubiquen su tabla periódica en su guía. Cada estudiante debe encontrar en qué lugar de la tabla periódica se encuentra cada uno de los elementos de la lista generada por el curso. Una vez que encuentren un elemento, deben determinar cuál es el número atómico de cada uno de estos elementos y anotarlo en su guía de trabajo. 2. Luego de un tiempo prudente, explique que el número atómico nos indica la cantidad de protones que hay en el núcleo del átomo, y que la cantidad de electrones de éste es la misma, dado que consideraremos a todos los elementos como neutros, es decir, sin carga formal, por lo que deben tener tantos electrones (cargas negativas), como protones (cargas positivas). 3. Muestre la [Página 2. ¿Cómo se distribuyen los electrones en un átomo?]. Antes de echar a andar el video, formule las preguntas que se sugiere a los estudiantes. En cada pregunta permítales un tiempo para reflexionar y emitir una respuesta. También fomente la discusión en el curso, preguntando si todos los demás están de acuerdo con las respuestas logradas: • ¿Cuál es el número atómico de este elemento? (Respuesta esperada: 20) • ¿Cuántos electrones tiene? (Respuesta esperada: 20) • ¿Cuántos niveles de energía se representan? (Es posible que la respuesta a esta pregunta no surja naturalmente; si es así, explique que, con nivel de energía, nos referimos a los diferentes anillos concéntricos representados. Respuesta esperada: 4.) Haga correr el video. Una vez finalizado el video contraste las respuestas entregadas por los y las estudiantes con la información entregada por el video. A continuación, formule las siguientes preguntas: • ¿Cuántos electrones tiene en el último nivel? • ¿Cuál es el nivel de menor energía y cuál es el de mayor energía? 4. Finalmente, comente que el método que se utiliza en el video es un método abreviado de la configuración electrónica. Si desea, puede clarificar esta información y completarla con la configuración electrónica por números cuánticos. 5. Los y las estudiantes deben trabajar en sus guías con la siguiente actividad: • Dados los siguientes números atómicos: Z=19, Z=16 y Z=2, busca en tu tabla periódica el símbolo para cada elemento y dibuja un esquema del llenado de capas para cada uno. Durante la actividad, recorra los puestos de los y as estudiantes para responder o formular preguntas respecto de la actividad. Una vez ha transcurrido un tiempo prudente, pida las respuestas y anótelas en la pizarra a modo de configuración electrónica. Si existen discrepancias entre estudiantes, otorgue el tiempo suficiente para que discutan presentando sus argumentos. 6. Muestre la [Página 3. Configuración Electrónica de los Elementos]. Lleve la atención de la clase a los esquemas mostrados en la parte inferior izquierda. Muestre los esquemas y contrástelos con las respuestas anteriores. Clarifique que el modelo utilizado, el modelo planetario de la disposición de los Material para Imprimir

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electrones, que los considera en una órbita fija alrededor del núcleo, es solamente uno de muchos modelos atómicos, y que, además, está un poco obsoleto, que los electrones no se encuentran en orbitas como los planetas, sino que en espacios con probabilidad de encontrar los llamados “orbitales”. Si usted lo desea, puede hacer un paréntesis en esta unidad para profundizar esta información, mostrando la diferencia entre este modelo y los de Bohr y Schrodinger. También puede entregar como trabajo de investigación el aporte de estos científicos al modelo atómico actual. Reflexión 1. Llame la atención de los y las estudiantes sobre el video de la parte derecha de la página “Configuración electrónica de algunos de los elementos”. Indíqueles que, a partir de la información entregada en el video, deben completar los esquemas de su guía. Haga andar el video. 2. Los y las estudiantes deben completar en su guía las siguientes preguntas: Para los elementos: hidrógeno, litio, berilio, boro, carbono, nitrógeno, oxigeno, flúor y neón, responde las siguientes preguntas: • ¿Cuántos electrones existen, en el último nivel, para cada átomo de cada elemento representado? • Verifica a qué grupo de la tabla periódica pertenecen. • ¿Qué relación existe entre el número de electrones en el último nivel y el grupo al que pertenece? (Respuesta esperada: El número de electrones en el último nivel indica el grupo al que pertenece el elemento químico). Explique a los y las estudiantes que un grupo de la tabla periódica es una columna, en la que se encuentran elementos químicos con propiedades químicas y físicas similares. A continuación, continúan con el trabajo en su guía: • ¿En cuántos niveles de energía se distribuyen los electrones de cada elemento químico en cuestión? • Verifica, usando la tabla periódica, a qué periodo de la tabla periódica pertenecen estos elementos químicos. ¿Existe alguna relación? (Respuesta esperada: el número de niveles de energía que tiene cada átomo, determina el período al que pertenece el elemento químico). Explique que un período en la tabla periódica es cada fila de la tabla. En ellos se reúnen elementos que tienen masas semejantes, pero propiedades físicas y químicas diferentes. 3. Finalmente, cada grupo debe elegir un átomo distinto de la tabla periódica e investigar sus propiedades físicas y químicas, indicando su configuración electrónica. Posteriormente, se cotejarán los diferentes elementos escogidos para hacer una relación entre propiedades y configuración electrónica.

Aplicación / Evaluación 1) Muestre la [Página 4-a. Distribución de los Electrones en un Átomo] y pregunte • ¿Cuántos electrones puede tener como máximo el primer nivel electrónico? Permita que los estudiantes respondan a viva voz. La respuesta esperada es 2. Si existen discrepancias, permita que se discuta presentando los argumentos apropiados. Una vez terminada la discusión, ponga los electrones en la capa hasta lograr la cantidad determinada por los y las estudiantes. Si no se logra dirimir la Material para Imprimir

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discusión, pruebe las diferentes alternativas hasta lograr la correcta (ésta aparece al moverse los electrones). Muestre la [Página 4-b. Distribución de los Electrones en un Átomo] y formule la pregunta: • ¿Cuántos electrones puede tener como máximo el primer y segundo nivel electrónico? Repita el procedimiento anterior. 2) Indique a los y las estudiantes que deben trabajar a continuación en su guía de trabajo. En ésta se les presentan dos átomos, el azufre Z=16 y el calcio Z=20. Deben trabajar en forma individual determinando cuál es la configuración electrónica para cada uno. Una vez transcurrido un tiempo prudente, muestre la [Página 5. Configuración Electrónica de los Elementos: Algunos Ejemplos], haga correr el video (flecha superior) para que contrasten sus respuestas con las de éste y, posteriormente, muestre el video “Configuración electrónica del calcio” (flecha superior). Si usted ha completado la información de los otros números cuánticos, puede utilizar este momento para reforzar dicho contenido. 3) Muestre la [Página 6. El Número del Período y de las Capas Electrónicas] y haga correr el video. Éste reforzará los contenidos vistos anteriormente.

Sesión 2 Focalización 1) Comience la sesión recordando la clase anterior. Haga preguntas referentes a los contenidos tratados. 2) Explique a los y las estudiantes que la “Tabla Periódica de los Elementos Químicos”, o simplemente “Tabla periódica”, es una forma de ordenar todos los elementos químicos conocidos por la humanidad. Formule las siguientes preguntas focalizadoras a los y las estudiantes: • ¿Qué elementos químicos conoces? • ¿Cómo se organizan los elementos en la tabla periódica? Reciba las respuestas sin cuestionarlas y anótelas a un costado de la pizarra o en un papelógrafo para ser contrastadas más adelante. Exploración 1. La siguiente actividad debe ser trabajada en la Guía del Estudiante. En ésta, el enunciado indica: • Todas las personas tienen un closet u otro tipo de mueble para organizar su ropa, los que tienen una forma particular de ser ordenados. Dibuja un esquema de tu mueble para guardar la ropa, o cómo te gustaría que éste fuera. 2. Durante el trabajo recorra los bancos, respondiendo o formulando preguntas para facilitar el trabajo de los y las estudiantes. Luego de un tiempo prudente, puede pedir un par de voluntarios para que muestren sus diferentes esquemas. A continuación, deben trabajar en grupos: reparta papelógrafos para que los utilicen en sus presentaciones. • Junto a tu grupo, diseñen un solo gran mueble donde se pueda guardar la ropa de todos y todas en el grupo. Recuerda que el mueble debe estar ordenado de manera que se pueda diferenciar la ropa de cada quien. 3. Una vez transcurrido un tiempo prudente, cada grupo debe exponer su mueble, Material para Imprimir

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explicando cuáles fueron los criterios de organización que utilizaron. Durante las exposiciones usted puede hacer énfasis en la periodicidad de los ordenamientos, por ejemplo, si un grupo decide hacer un sector de poleras subdividido en cada estudiante y otro sector de pantalones también subdividido, o si decidieron dividir el mueble en una sección para cada estudiante y ésta subdividida en poleras, pantalones, etc. 4. Para terminar, pida que se haga una analogía entre la tabla periódica y los muebles diseñados por los y las estudiantes. Pida a los y las estudiantes que centren su atención en la tabla periódica que viene con su guía de trabajo y observen en la [Página 7.Actividad Experimental]. 5. A continuación, deben contestar una serie de preguntas que vienen en su guía de trabajo, en base a sus tablas periódicas: • ¿Cuántos períodos existen en la tabla periódica? • ¿A qué grupo corresponden los metales alcalinos, alcalinos térreos y los gases nobles? • ¿Cuántos grupos se encuentran en la tabla periódica? Luego que han trabajado en las preguntas, muestre el video de la [Página 8. Organización de los Elementos Químicos en la Tabla Periódica]. 6. En base a la información del video, deben pintar su tabla periódica distinguiendo los lantánidos, actínidos, metales de transición, elementos representativos y gases nobles. 7. Como trabajo de investigación, indique a los y las estudiantes que deben averiguar cuál es la relación que existe entre la configuración electrónica y la posición de un elemento determinado. Parte de esta información ya se entregó en la reflexión de la sesión anterior, número 2. 8. Lleve la atención de los y las estudiantes a su tabla periódica. Formule las siguientes preguntas: • ¿Cuántos electrones tienen los gases nobles en su último nivel? • Representa la distribución de electrones para el sodio Z = 11. • ¿Cómo puedes representar la configuración electrónica del sodio, si pierde el último electrón? A continuación, muestre el Objeto Digital de la [Página 9. Transformación de los Átomos en Iones]. Al terminar, formule la pregunta: • ¿Cómo se forma un catión? Después de recibir las respuestas de los y las estudiantes, muestre el video “Formación de cationes” para lograr una mejor explicación para los estudiantes. Si persisten las dudas, explique que los cationes se forman al perder electrones desde la capa más externa para así lograr alcanzar una configuración parecida a la de los gases nobles, esto es, tener la última capa de electrones, la capa de valencia, completamente llena. 9. Formule la siguiente pregunta a viva voz: • ¿Cuál es la diferencia entre el átomo neutro de sodio y el átomo cargado positivo una vez (catión)? Reciba las respuestas de los y las estudiantes, fomentando la discusión entre el curso si es que hay alguna discrepancia. Una vez finalizada la discusión corra el video: “Formación de aniones” encontrado en la parte inferior izquierda de la página. Una vez terminado el video, contraste las respuestas entregadas anteriormente con la información entregada por el video. 10. Formule la siguiente pregunta a los y las estudiantes: • ¿Cuántos metales, metaloides y no metales se ven en la tabla? Material para Imprimir

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Reciba las respuestas de los y las estudiantes, fomentando la discusión entre el curso si es que hay alguna discrepancia. Una vez finalizada la discusión, corra el video: “Cargas de iones en algunos elementos”, encontrado en la parte principal de la página. Una vez terminado el video, contraste las respuestas entregadas anteriormente con la información entregada por el video. Posteriormente, formule la pregunta: ¿Qué relación existe entre la configuración electrónica y la carga de los átomos?

Reflexión 1. Muestre la [Página 10. ¿Cómo Determinar, a partir de la Configuración Electrónica, a qué Elemento Químico Corresponde?]. Indique a los y las estudiantes que deben trabajar en su guía, respondiendo las siguientes preguntas para cada modelo, valiéndose de la tabla periódica: • ¿Cuántos electrones existen en cada modelo? • ¿Qué elemento químico representa? • ¿En qué lugar de la tabla periódica se ubicará? • ¿A qué grupo pertenece y a qué período? • ¿Qué carga esperas que tenga cada átomo representado? Al terminar los tres modelos deben contestar la siguiente pregunta: • ¿Qué relación existe entre la configuración electrónica y las propiedades que presentan los elementos químicos ubicados en un mismo grupo, y qué sucede con las propiedades entre los elementos químicos ubicados en un período? Una vez transcurrido un tiempo prudente para el trabajo, pida respuestas a viva voz para cada uno de los modelos. Si existe consenso entre los y las estudiantes, contraste la respuesta con los modelos de la página. De no haber consenso, otorgue un tiempo para la discusión entre las distintas posturas y, luego, pruebe ambas alternativas en la pantalla de aula. Aplicación / Evaluación 1. Comente a los y las estudiantes que, a continuación, trabajarán para reforzar los contenidos vistos el día de hoy. Dígales que el procedimiento es similar para cada una de las actividades que trabajaremos a continuación: a. “Se leerán las instrucciones de la actividad para todo el curso”: esto lo puede hacer usted en voz alta o pedir a un o una estudiante que se ofrezca para hacerlo. b. “Se trabajará individualmente en la Guía del Estudiante”: durante este proceso usted puede ir de banco en banco resolviendo dudas o haciendo preguntas para reforzar los aprendizajes. c. “Se hará la puesta en común de las respuestas”: Puede preguntar a viva voz o eligiendo al estudiante que dé la respuesta. Ante cada respuesta, puede hacer la pregunta: ¿está todo el curso de acuerdo? De no estarlo, incentive la discusión y defensa de argumentos por parte de los y las estudiantes. Una vez finalizada la discusión, pruebe la alternativa entregada por el curso. Material para Imprimir

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2. Muestre la [Página 11. La Estructura de la Tabla Periódica: Grupos y Períodos]. Indique que se deben realizar ambas actividades, la flecha superior e inferior. Repase el procedimiento de trabajo. 3. Antes de trabajar en su guía, muestre a los y las estudiantes el video “Determinar la Configuración Electrónica del Carbono” de la [Página 12. Determinación de la Configuración Electrónica en base a la Tabla Periódica]. Invite a los alumnos a realizar la actividad presente en el objeto digital. 4. Muestre la [Página 13. Configuración Electrónica de los Gases Nobles]. Siga la secuencia de trabajo.

5. Para cerrar la unidad, muestre a los alumnos el recurso [Página 14. La Estructura de Lewis]. Luego de finalizar, haga un resumen de la unidad para que puedan responder con mayor facilidad las preguntas presentadas en [Página 15. ¿Qué Aprendimos?] 6. Para el Cierre de la Unidad: Muestre el recurso: [Página 15. ¿Qué Aprendimos?] y realice junto a los estudiantes una síntesis final de los conceptos claves, a través de un mapa conceptual. Pida a los alumnas y alumnas que respondan lo siguiente: ¿Qué aprendimos en esta unidad? Incentive a repasar este objeto digital individualmente para que cada uno profundice el tema.

Articulación Conocimientos Previos Necesarios de los Estudiantes: -Estructura de los átomos y sus partículas constituyentes.

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