guia didactica del docente química

Química I

año medio

GUÍA DIDÁCTICA DEL DOCENTE

Autores Luis Lara G.

PROFESOR DE BIOLOGÍA Universidad Alberto Hurtado.

Miriam Estrada N.

PROFESORA DE EDUCACIÓN MEDIA CON MENCIÓN EN QUÍMICA Universidad de Chile.

Hayddé Gómez M.

PROFESORA DE QUÍMICA Pontificia Universidad Católica de Valparaíso.

SANTIAGO • BUENOS AIRES • CARACAS • GUATEMALA • LISBOA • MADRID MÉXICO • NUEVA YORK • SAN JUAN •SANTA FE DE BOGOTÁ • SÂO PAULO AUCKLAND • LONDRES • MILÁN • MONTREAL • NUEVA DELHI SAN FRANCISCO • SIDNEY • SINGAPUR • ST. LOUIS • TORONTO

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Química I medio GUÍA DIDÁCTICA DEL DOCENTE

Autores Luis Lara G. Miriam Estrada N. Hayddé Gómez M. No está permitida la reproducción total o parcial de este libro, ni su tratamiento informático, ni la transmisión de ninguna forma o por cualquier medio, tal sea electrónico, mecánico, por fotocopia, por registro u otro método sin el permiso previo y por escrito de los titulares del copyright. Derechos reservados © 2013 McGraw-Hill Interamericana de Chile Ltda. Evaristo Lillo 112, Piso 7, Las Condes Santiago de Chile Teléfono: 562 26613000 Gerente Editorial Paola González M. Editora Pamela Madrid F. Diagramación i25 Estudio Gráfico Ilustraciones Faviel Ferrada R. Archivo gráfico Banco imágenes McGraw-Hill ISBN: 978-956-278-248-7 Nº de inscripción: 236.144 Impreso en Chile por RR Donnelley Chile Se terminó de imprimir esta primera edición de 3.800 ejemplares en el mes de diciembre de 2013.

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PRESENTACIÓN

L

a ciencia de la Química es apasionante y desafiante, tanto para los docentes como para los estudiantes, por lo mismo forma parte constitutiva de los programas de ciencias y de alfabetización científica. La presente Guía didáctica del docente del texto Química 1º Año de Educación Media es un material de apoyo para la práctica docente en esta disciplina, que busca la formación integral de los estudiantes de nuestro país y el desarrollo de habilidades científicas que le permitan tomar decisiones concretas y argumentadas. En sus páginas encontrará una propuesta editorial actualizada, que incorpora los Contenidos Mínimos Obligatorios (CMO) y los Objetivos Fundamentales (OF) señalados en el Decreto Supremo Nº 254 de agosto del 2009, junto con un tratamiento riguroso, creativo, integral y desafiante de cada uno de los contenidos y habilidades a desarrollar. Queremos que usted, como docente, cuente con un material de uso sencillo, pero no por ello, simple, que permita comprender el texto del estudiante y desarrollar las potencialidades de sus estudiantes. Los autores

Guía Didáctica del docente 3


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ESTRUCTURA GRÁFICA TEXTO DEL ESTUDIANTE Para colaborar con el desarrollo de tu científico(a) interior, este libro te ofrece, además de los contenidos de química del nivel, un conjunto de secciones que buscan potenciar las habilidades propias del área de las ciencias. ¡A continuación te las presentamos!

SECCIONES DEL COMIENZO Y CIERRE DE LAS UNIDADES: • Presentación de la unidad: La química está más cerca de lo que crees… Cada unidad comienza con una imagen y un párrafo sobre algo conocido para ti, que de una u otra manera, se relaciona con la química. • Piénsalo y compártelo: ¡Propón tus propias explicaciones y compártelas! Un científico debe analizar situaciones y formular posibles explicaciones a partir de ellas, recordando siempre que la ciencia avanza con el aporte de muchas personas. • Temas y objetivos: Esta sección responde a tus preguntas de: ¿Qué tengo que aprender?, ¿qué esperan que pueda hacer? • Actividad inicial: Aquí debes poner en práctica los conceptos que conforman el punto de partida de la lección. Luego de la actividad, debes autoevaluarte y decidir si debes repasar algo. Recuerda que es importante reconocer las debilidades y buscar corregirlas.

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¿Cómo explicamos en la actualidad el comportamiento de la materia?

Un átomo se une con otro mediante un (11). Dicha unión puede ser de diferentes tipos, dependiendo de los elementos involucrados. Así: si se unen dos o más átomos de metal, estaremos en presencia de un enlace (1), que se puede representar mediante el modelo del mar de (3); si se une un metal con un no metal, se formará un enlace (12), caracterizado por la (4) de uno o más electrones; y si se unen dos o más no metales, el enlace será (2), que se caracteriza por la (8) de electrones. Este último tipo de enlace químico tienen tres subtipos: a) cuando la nube electrónica se distribuye de forma equitativa (enlace covalente (14)); b) cuando la nube electrónica está más cargada a un lado (enlace covalente polar), y; c) cuando los dos electrones del enlace son donados por un único elemento (enlace covalente coordinado o enlace (6)). Además, es posible conocer de qué tipo es un enlace a partir de la (9) de electronegatividad de los elementos involucrados.

Esta Unidad se organiza en dos Lecciones: Lección 1: Los elementos y esa costumbre de ordenar. Lección 2: Propiedades periódicas de los elementos. Cada una de las Lecciones tiene detallado en su comienzo los aprendizajes que esperamos que tú consigas. Esta Unidad tiene como propósito que tú: · Comprendas y expliques la relación que existe entre la estructura electrónica de los átomos y su ordenamiento en la tabla periódica. · Reconozcas las propiedades físicas y químicas de los elementos, así como las llamadas propiedades periódicas. · Conocer la evolución histórica de la tabla periódica de los elementos, reconociendo las características macroscópicas y microscópicas asociadas a este ordenamiento.

1

· Organices e interpretes datos referidos a propiedades periódicas formulando explicaciones y conclusiones respecto a ellas.

Una vez que una molécula está formada, ella puede interactuar con otras (10) mediante fuerzas intermoleculares. Estas interacciones pueden ser: a) fuerzas ion-dipolo, b) fuerzas dipolo-dipolo, c) puentes de hidrógeno, d) fuerzas de dispersión o de (13) . Mientras que este último tipo de fuerza es la única posibilidad de interacción en moléculas apolares, los puentes de hidrógeno explican algunos de los comportamientos especiales del (15) (H2O).

4

Tiempo disponible para resolver evaluación: 90 minutos

I. Selección múltiple: Encierra en un círculo la alternativa correcta. (1 pto. c/u = 10 ptos.) 1 Sobre una ecuación química es FALSO que:

A. B. C. D. E.

Los productos está al lado izquierdo. La flecha señala la transformación. Se utiliza para representar un cambio químico. La masa se conserva. Ninguna de las anteriores.

forman un compuesto”. La definición refiere a: A. Fórmula empírica. B. Fórmula molecular. C. Mol. D. Molécula. E. Ninguna de las anteriores.

6

3 ¿Cuánto masa el H3PO4 si H masa 1 u.m.a., P masa

31 u.m.a. y O masa 16 u.m.a.? A. 47 u.m.a. B. 50 u.m.a. C. 98 u.m.a. D. 188 u.m.a. E. 200 u.m.a.

Piénsalo y compártelo… 9

10

11

a) ¿Qué propiedad del cobre es la que se aprovecha en los cables eléctricos y en las ollas?

10

Evaluación final de la Unidad

8

Los usos que tiene el cobre se explican por sus múltiples propiedades, entonces:

E

idad in tiv

2 “Relación mínima entre dos o más elementos que con-

5

7

al up

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Mientras que los compuestos iónicos se organizan en redes (7), los compuestos covalentes toman formas geométricas que alejen lo más posible entre sí a los electrones de enlace y a los pares libres de electrones. Las principales geometrías moleculares son: lineal, plana trigonal, tetraédrica, piramidal y angular. La combinación entre la geometría molecular de una sustancia covalente y el tipo de enlace que presenta, nos permitirá determinar si una molécula es apolar (sin momento dipolar) o polar que representa un (5).

2

3

idad gr tiv

n los conciertos de música, aunque todos quisiéramos estar lo más cerca posible del escenario, solo unos pocos pueden hacerlo, pues existe una distribución determinada para quienes asisten. Si tenemos en cuenta que el recinto donde se realiza el concierto contiene personas, de la misma forma que un átomo contiene electrones, podemos hacernos una idea del modelo actual de átomo, llamado modelo mecanocuántico, que nos ayuda a entender el comportamiento de todo lo que nos rodea.

UNIDAD 4: Leyes ponderales y estequiometría

Resuelve el crucigrama utilizando las palabras que completan las frases a continuación. Los números entre paréntesis representan la ubicación dentro del crucigrama.

12

b) ¿Qué propiedad del cobre es la que permite hacer cañerías e hilos con él? c) ¿Por qué se utiliza el cobre en joyería?

4 Un mol de un compuesto cualquiera:

13

d) ¿Las propiedades del cobre serán exclusivas de él o existen otros elementos que las comparten?

14

e) ¿Será posible predecir el comportamiento de un elemento? En caso que creas que sí, ¿qué datos necesitarías para ello? 160 Química I medio

Una vez que hayas pensado tus respuestas para las preguntas anteriores, forma un grupo con tres compañeros más y compartan sus respuestas. A continuación, elaboren una respuesta grupal breve que luego será comentada al resto del curso.

77

15

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1

Síntesis de la Unidad

MODELO MECANO-CUÁNTICO

Ac

ID UN

• Lloviendo ideas: Esta sección busca que tu científico interno se exprese y respondas con todo aquello que sabes, aquello que crees saber y aquello que puedes interpretar. ¡Recuerda que tu cerebro ha formulado explicaciones desde antes que el colegio llegara a tu vida! • ¿Cómo te fue en las actividades?: Con esta actividad, te puedes hacer una idea del avance que tuviste en la lección. • Para practicar más: Aquí te ofrecemos más actividades para que apliques aquello que se revisó en la sección. Como en todas las cosas, la perseverancia y la práctica te llevarán al éxito. • Síntesis: Te invitamos a participar de esta sección que conecta todo lo visto en la unidad. • Evaluación final: Al finalizar la unidad, es importante saber cuánto aprendiste y te invitamos a descubrirlo respondiendo esta evaluación final.

A. Tiene una masa igual a la masa molar del compuesto. B. Contiene una cantidad de moléculas igual al número de Avogadro. C. Bajo ciertas condiciones de presión y temperatura, ocupará un volumen fijo si el compuesto es gaseoso. D. Sirve para contar materia. E. Todas las anteriores.

5 Es FALSO decir que:

A. Algunos elementos se pueden combinar con otro en más de una proporción. B. Un compuesto tiene una proporción definida entre los elementos que lo componen. C. Cada compuesto tiene una masa característica. D. La composición porcentual de un elemento varía según su origen. E. Ninguna de las anteriores. 6 La masa de 2 moles de N2 es (masa molar N = 14 g/mol):

A. B. C. D. E.

56 g 32 g 28 g 14 g 7g

7 La masa, en gramos, de un átomo de calcio es: (Masa

molar Ca = 40 g/mol) A. 40 · 6,02 · 1023 B. 40 ÷ 6,02 · 1023 C. 6,02 · 1023 ÷ 40 D. 6,02 · 1023 E. 6,02 · 1023 ÷ 20 8 ¿Qué porcentaje de oxígeno existe en el H2S2O3 (masas

atómicas: H = 1 u.m.a.; S = 32 u.m.a.; O = 32 u.m.a.)? A. 42,1% B. 48,0% C. 50,0% D. 56,1% E. 65,1%

Unidad 4: Evaluación final de la unidad 207

SECCIONES DEL DESARROLLO DE TODAS LAS UNIDADES: • Practice your english: ¡Practica tu inglés! Esta sección es una invitación a poner en práctica esta lengua, que es el idioma más utilizado por los científicos del mundo para comunicar sus hallazgos… incluso en Chile. • ¿Qué significa?: Para aprender, es necesario que compartamos un mismo lenguaje. Esta sección define palabras en caso que no las conozcas. 4 Química I medio


• Aclarando conceptos: Muestra explicaciones breves a conceptos químicos y científicos que viste en cursos anteriores, que pudieras ya no recordar. • Averígualo: Te invitamos a investigar por tu cuenta sobre algunos temas, pues un buen científico debe tener habilidades para buscar información, ordenarla y sacar conclusiones.

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• Para saber más: Esta sección busca entregarte información adicional sobre fenómenos interesantes o sustancias, con el fin de aumentar tu base de datos que puedas aprovechar cuando quieras/puedas/debas crear hipótesis, explicaciones, leyes y/o teorías. • Actividad: Para adquirir cualquier conocimiento o habilidad debes practicarla y las actividades son las secciones para ello. • Desafío: Esta sección te invita a ir más allá de los contenidos y ponerte a prueba para resolver tareas que requieren más habilidades. • Química y…: La química no es una ciencia aislada y se relaciona con muchas áreas del conocimiento. Algunas de ellas se muestran en esta sección. • Para pensar: Un buen científico se caracteriza por organizar sus conocimientos y sus ideas para ofrecer explicaciones, armar teorías, proponer hipótesis, etc. Esta sección te invita a adentrarte en el mundo de ser tú el constructor de tu conocimiento científico. • Química en tu vida: La química está presente en todo y en todos. Esta sección muestra algunos fenómenos y situaciones conocidas para tí que se pueden explicar con los contenidos del curso. • Al laboratorio: La ciencia avanza experimentando, por tanto, te invitamos a ir al laboratorio y poner a prueba la teoría.

• Química en la web: En el mundo digital, la cantidad de fuentes de información es muy grande. En esta sección te ofrecemos links seleccionados que pueden resultar útiles para tu aprendizaje. • Química y tecnología: La química se aplica también en la industria y llega a nosotros como dispositivos tecnológicos. Algunos de ellos los puedes ver en esta sección. • Y el Nobel es…: Esta sección muestra los aportes de importantes personajes al desarrollo de la ciencia, que los hizo merecedores del premio Nobel de química. Muchas de sus investigaciones son fundamentales para la química moderna y son considerados experimentos clásicos de la química. • Lectura científica: Esta sección busca acercarte al mundo de las publicaciones científicas, para promover la comprensión e interpretación de datos y la obtención de conclusiones relevantes que te lleven a la comprensión de un fenómeno científico. • ¡Es un clásico!: La ciencia se construye con los aportes de muchas personas y dentro de ellos existen algunos que son realmente importantes, lo que los hace merecedores de un lugar especial en este texto y son presentados en esta sección. • Guía de ejercicios: Esta sección te invita a ejercitar aún más los contenidos de la lección, ganando con ello confianza en tu trabajo. UNIDAD 3: Enlace químico

Química y física

La cantidad de electrones que pueden existir en cada uno de los niveles de energía, se pueden predecir usando una regla establecida por Johannes Rydberg5, que dice que cada uno de los niveles de energía (n) acepta un máximo de: 2·n2 electrones. Por ejemplo, para el tercer nivel de energía (n = 3) , la cantidad máxima de electrones que pueden existir son: 2·32 = 2·9 = 18. La regla funciona bien hasta el cuarto nivel de energía (n = 4) para predecir la cantidad de electrones en cada uno de los niveles de energía.

Se tienen dos átomos de hidrógeno, cada uno con su respectivo electrón. En uno de los átomos, se tiene que el electrón acaba de subir del primer al segundo nivel de energía, mientras que en el otro, el electrón acaba de bajar desde el segundo nivel de energía al primero. ¿Cómo es la cantidad de energía que liberó uno de los átomos comparada con la cantidad que ganó el otro?

Ac t

dad in ivi

Actividad 2: Aplicando los conceptos

idual div

Ac

40 Química I medio

IMPORTANTE: Regla de Rydberg.

Recordando... En el (NH2)2CO, el paréntesis con el 2 a la derecha indica que esa porción de la molécula (NH2) está repetida 2 veces.

La extracción y aplicación de “tierras raras” comenzó a fines del siglo XIX, pero fue recién a partir de la década de 1960 cuando empezó a aplicarse en las más modernas tecnologías. Para entonces países DPNP&TUBEPT6OJEPT *OEJBZ#SBTJMFSBOJNQPSUBOUFT productores de tierras raras. Con el tiempo, China fue creciendo en la extracción y exportación hasta que en 2010 se quedó con el 95% del mercado, lo que en la actualidad significa que ese país tiene el control de la industria tecnológica mundial. Fuentes: “Las tierras raras, nueva guerra del Siglo XXI”. Revista electrónica Tendencias 21. “Lantánidos el nuevo “oro verde””. Revista La revista minera. i&TBTUJFSSBTSBSBTw3FWJTUBMinería chilena, mayo 2012. dad in ivi

Para pensar ¿Cómo puede China controlar el 95% de la industria tecnológica solo por el hecho de ser el mayor productor de lantánidos a nivel mundial?

Actividad 7: Aplica lo aprendido Objetivo: Realizar balance de ecuaciones.

Realiza el balance de las siguientes ecuaciones químicas a fin que las respectivas reacciones cumplan con la ley de conservación de la masa. a) NaOH(ac) + H2SO4(ac) → Na2SO4(ac) + H2O(l)

c) Al(s) + Fe2O3(ac) → Al2O3(ac) + Fe(s)

Todas las moléculas rotan a temperatura ambiente. Si la frecuencia de la radiación y de la rotación molecular son iguales, la energía se puede transferir de las microondas a la molécula polar. Como resultado, la molécula rotará con mayor rapidez y en consecuencia, habrá una fricción entre las moléculas, que se observa como calor en los alimentos.

d) C4H10(g) + O2(g) → CO(g) + H2O(l)

Guía de ejercicios: Leyes ponderales, fórmulas y balance de ecuaciones Objetivo: Ejercitar la determinación de fórmulas y balance de ecuaciones.

Este movimiento de partículas cargadas genera mi microondas, las cuales se ajustan a una frecuencia de 2,45 GHz (2,95 × 109 Hz) para cocinar. Un “tubo de salida” dirige las microondas al compartimento para distribu cocinar. y las aspas giratorias del ventilador distribuyen las microondas por todo el horno. La acción de cocinar en un horno de microondas es resultado de la interacción entre el componente del campo eléctrico de la radiación con las moléculas polares, en su mayor parte agua, contenidas en los alimentos.

b) NH3(g) + CO2(g) → (NH2)2CO(ac) + H2O(l)

Otras aplicaciones de los lantánidos tienen que ver con fenómenos catalíticos en la refinación del petróleo, elaboración de cerámicas superconductoras, fibras ópticas, refrigeración y almacenaje de energía, baterías nucleares, tubos de rayos X, comunicación por microondas, por nombrar algunas.

idual div

ron distribuidas las pelotitas alrededor del círculo y describan ese ordenamiento en su cuaderno. Su respuesta debe, como mínimo: a. Incluir un dibujo de la distribución de pelotitas dentro del papel, incluyendo el círculo dibujado. b. Decir si existen o no zonas con más pelotitas que otras, y de ser así, decir donde están esas zonas, utilizando el círculo dibujado como referencia. c. Establecer una relación entre los resultados obtenidos en esta actividad y el modelo mecano-cuántico y el concepto de orbital atómico.

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ustedes, y comiencen a lanzar las pelotitas pequeñas sobre el papel, intentando que caigan dentro del círculo. 4 Una vez que terminen de lanzar las 100 pelotitas, analicen como queda-

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Para pensar

t &Miterbio (Yb) se usa en la fabricación de burbujas magnéticas y dispositivos ópticos-magnéticos que sirven para el almacenaje de datos en los computadores. t &Mlutecio (Lu) tiene gran aplicación en energía nuclear.

idad in tiv

Desarrolla los siguientes ejercicios:

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3 A continuación, ubiquen el papel –con el círculo dibujado– a 50 cm de

La teoría de Bohr, y el modelo atómico que propuso (modelo estacionario) resultó muy útil para explicar el espectro de emisión del hidrógeno con un solo electrón. Sin embargo, lo propuesto por este científico no podía explicar los espectros de emisión de otros átomos con más de un electrón, por tanto, era necesario seguir investigando sobre los electrones.

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hoja de papel dibujen un círculo de aproximadamente un centímetro de diámetro. Y luego, con el material que no rebota, hagan 100 pelotitas muy pequeñas, mucho más pequeñas que el círculo que dibujaron en la hoja.

Óxidos de algunos lantánidos.

Un magnetrón, invento de la Segunda Guerra Mundial, genera las microondas. Consiste en un cilindro hueco encerrado en un imán con forma de herradura. En el centro del cilindro se encuentra una barra que funciona como cátodo. Las paredes del cilindro actúan como un ánodo. Cuando se calienta, el cátodo emite electrones que viajan hacia el ánodo y el campo magnético obliga a los electrones a moverse en una trayectoria circular.

A diferencia de los hornos convencionales, donde el calor proviene desde el exterior del alimento y debe cruzar capa por capa hasta llegar a la más profunda, en

los microondas las moléculas no polares no absorben la radiación, y por tanto ésta puede alcanzar diferentes partes de los alimentos al mismo tiempo (según la cantidad que agua presente, las microondas pueden penetrar los alimentos a una profundidad de varios centímetros). Los siguientes puntos son relevantes para la operación de un horno de microondas: los recipientes de plástico y los de vidrio no contienen moléculas polares y por tanto, no les afecta la radiación de las microondas. Por otra parte, los metales reflejan las microondas, por tanto protegen a los alimentos, y hacen que regrese la suficiente energía al emisor de microondas, que sufre una sobrecarga. Debido a que las microondas pueden inducir una corriente en el metal, el colocar artículos metálicos podría provocar que salten chispas entre el contenedor y el fondo o las paredes del horno. Por último, a pesar de que las moléculas de agua en el hielo están inmovilizadas en una posición y por tanto no pueden girar, es posible descongelar los alimentos en un horno de microondas. vidad in i

Para pensar

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bajar: cuaderno, lápiz, hoja de papel y plasticina u otro material que no rebote, como greda, miga de pan, plasticina, etc. 2 Una vez reunidos los materiales, comenzar a trabajar. En el centro de la

pal ru

1 En grupos de tres estudiantes, reunir los siguientes materiales para tra-

n=3

FIGURA 1.10 Proceso de emisión de un átomo de hidrógeno excitado, según la teoría de Bohr. Un electrón que originalmente se encuentra en una órbita de mayor energía (n = 3) cae hacia una órbita de menor energía (n = 2). Como resultado, se desprende un fotón con energía. La energía liberada es igual a la diferencia de energías entre las dos órbitas ocupadas por el electrón durante el proceso de emisión.

t &Mcerio (Ce) forma aleaciones metálicas especiales, como por ejemplo para piedras de mechero. t &Mpraseodimio (Pr) es fuente esencial para los rayos láser. t &Mneodimio (Nd) se utiliza en lentes astronómicas, rayos láser, imanes e investigación metalúrgica. t &Mprometio (Pm) se usa en rayos láser y tiene gran aplicación en energía nuclear. t &M samario (Sm) es un componente esencial de los imanes permanentes más intensos que se conocen y ha sido importante en la creación de nuevos motores eléctricos. Se usa también en lentes astronómicas, rayos láser e investigación metalúrgica. t &Meuropio (Eu) excita al fósforo rojo en las pantallas a color y controla neutrones en experiencias de física avanzada (se usó, por ejemplo, en el proyecto de generación artificial de un Big Bang). t &Mgadolinio (Gd) es esencial para la producción de titanio (de importancia militar y médica). t &Mterbio (Tb) tiene propiedades magnéticas que se aprovechan en la fabricación de burbujas magnéticas y dispositivos ópticos-magnéticos que sirven para el almacenaje de datos en los computadores. También se utiliza en lentes astronómicas, rayos láser e investigación metalúrgica. t &M disprosio (Dy) se utiliza en ciertos tipos de cristales de láser. t &Mholmio (Ho) se usa en ciertos tipos de cristales de láser y en toda actividad electroquímica de avanzada. t &M erbio (Er) participa en aleaciones metálicas especiales, como por ejemplo filtros fotográficos. t &Mtulio (Tm) se usa para los rayos láser.

dad in ivi

Ac

Junto a dos compañeros más, ¿pueden proponer una explicación para el funcionamiento de los objetos que brillan en la oscuridad, utilizando como base la teoría propuesta por Bohr?

n=1 n=2

idad g tiv

Actividad 5: Trabajando como científico

ividad g ct

Desafío Objetos que brillan en la oscuridad

–10–13 cm

Objetivo: Comprobar experimentalmente la existencia de zonas de probabilidad dentro de una distribución.

El funcionamiento del horno microondas

Los primeros lantánidos se descubrieron en las minas suecas de Ytterby en 1794, y como se creyó –erróneamente– que eran escasos, se les llegó a llamar “tierras raras”. Las “tierras raras” son sin duda, los minerales del futuro, ya que tienen muchas aplicaciones en las nuevas tecnologías. Por ejemplo:

Ac t

F otón

A

La figura 1.10 resume todos los principios propuestos por la teoría de Bohr utilizando el ejemplo del átomo de hidrógeno excitado.

quark <10–16 cm

núcleo –10–12 cm

Ac t

átomo 10–8 cm

pal ru

protón (neutron)

¿Puedes explicar cómo el modelo mecano–cuántico cumple el principio de incertidumbre propuesto por Heisenberg?

Los lantánidos Los lantánidos son catorce elementos que se encuentran en la primera fila del bloque f.

UNIDAD 1: Modelo mecano-cuántico

electrón <10–18 cm

Relacionar

Química y tecnología

idual div

Desafío

A lo largo de esta unidad deberías ya haber notado la estrecha relación que existe entre la física y la química. La física ha aportado muchísimo al conocimiento que tenemos hasta hoy sobre el átomo, y de hecho, todos los descubrimientos actuales sobre éste, como por ejemplo las nuevas partículas subatómicas (quarks, leptones y muchas otras), han quedado a su cargo, dentro de la rama de la mecánica cuántica.

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Química y tecnología

Ac t

Dos ciencias muy relacionadas

A partir de lo leído, ¿Qué sucede si introducimos a un horno microondas un vaso de vidrio lleno de aceite y lo hacemos funcionar? ¿Por qué?

Aspas giratorias Magnetrón

1 Determina la proporción entre los elementos que forman el cloruro de calcio (CaCl2), el anhídrido sulfúrico (SO3) y el carbonato de sodio (Na2CO3 ).

Ánodo

2 Demuestra la ley de proporciones múltiples (en función de las masas) para los diferentes compuestos que

forma el cloro con el oxígeno: Anhídrido perclórico (Cl2O7), Anhídrido clórico (Cl2O5), Anhídrido cloroso (Cl2O3), Anhídrido hipocloroso (Cl2O). Para guiarte, te recomendamos leer en el solucionario la respuesta al desafío de la página 168. 3 Determina la fórmula empírica y molecular del sulfato de cobre, si se sabe que dicho compuesto está for-

mado por un 39,83% de cobre (Cu), un 20,06% de azufre (S) y un 40,11% de oxígeno (O), y que tiene una masa molecular de 159,54 u.m.a.

Salida de las ondas

Plato giratorio

Cátodo

Imán

Alimento

4 Una muestra de un compuesto contiene 1,52 g de nitrógeno (N) y 3,47 g de oxígeno (O). Sabiendo que la masa

molecular de la especie es de 92 u.m.a., determina la fórmula empírica y molecular de este compuesto.

110 Química I medio

5 Realiza el balance de las siguientes reacciones químicas:

Objetivo: Aplicar la regla de Rydberg.

Lección 2: Mejor juntos que separados... 157

a) N2(g) + H2(g) → NH3(g) Utilizando la regla de Rydberg, predice la cantidad de electrones que pueden existir en cada uno de los cuatro primeros niveles de energía.

b) P4O10(s) + H2O(l) → H3PO4(ac) c) S(s) + HNO3(ac) → H2SO4(ac) + NO2(g) + H2O(l) d) NH3(l) + CuO(s) → Cu(s) + N2(g) + H2O(l)

5 Johannes Rydberg (1854–1919). Físico sueco conocido por su fórmula para predecir las longitudes de onda de los fotones emitidos por los cambios de nivel de energía de un electrón en un átomo. Un cráter de la luna lleva el nombre de Rydberg en honor a este científico.

e) Be2C(s) + H2O(l) → Be(OH)2(ac) + CH4(g)

Lección 1: ¿Quién dijo que los científicos no se equivocan? Ideas modernas sobre el átomo 25


SECCIONES DEL DESARROLLO DE ALGUNAS UNIDADES: • Observación: Aquí se muestran datos importantes que no se deben olvidar. • Importante: Esta sección hace hincapié en datos y conceptos relevantes para tu comprensión y avance en los contenidos. • Chistes químicos: El humor exige conocimientos y habilidades, y también está presente en la química. Si comprendes el chiste, entonces estás comprendiendo los contenidos.

• Un ejemplo de la vida: Muestra ejemplos que buscan clarificar conceptos importantes usando cosas conocidas por ti. • Recordando: Reúne conceptos importantes que debes tener presentes. • Chismes en las ciencias: La ciencia también tiene situaciones no aclaradas, que te contamos en esta sección.



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TRABAJAR EN CIENCIAS Símbolos de las medidas de seguridad En cada actividad encontrarás alguno de estos símbolos de seguridad para que tomes las precauciones necesarias en cada caso.

SÍMBOLOS

PELIGRO

EJEMPLOS

PRECAUCIÓN

PRECAUCIÓN

DESECHAR CON PRECAUCIÓN

Se debe seguir un procedimiento especial para desechar los materiales.

Algunos productos químicos y organismos vivos.

No deseches estos materiales en el drenaje o basurero.

Desecha los residuos como lo indique tu profesor(a).

PELIGRO BIOLÓGICO

Organismos o material biológico que puede causar daño a los humanos.

Bacterias, hongos, sangre, tejidos no conservados, materiales vegetales.

Evita el contacto de estos materiales con tu piel. Utiliza una mascarilla y guantes.

Avisa a tu profesor(a) SI entras en contacto con material biológico. Lávate las manos minuciosamente.

Objetos que pueden quemar Líquidos hirviendo, parrillas la piel por estar muy fríos o de calentamiento, hielo muy calientes. seco, nitrógeno líquido.

Utiliza protección indicada cuando trabajes con estos objetos.

Pide a tu profesor(a) ayuda de primeros auxilios.

PRECAUCIÓN, OBJETOS PUNZOCORTANTES

Uso de herramientas o material de vidrio que fácilmente pueden perforar o cortar la piel.

Cuchillos cartoneros, herramientas con punta, agujas de disección, vidrio roto.

Utiliza tu sentido común cuando trabajes con objetos punzocortantes y sigue las indicaciones pertinentes cuando utilices herramientas.


PRECAUCIÓN, VAPORES PELIGROSOS

Posible daño al tracto respiratorio por exposición directa a los vapores.

Amoniaco, acetona, quitaesmalte, azufre caliente, pastillas contra las polillas.

Asegúrate de que haya una buena ventilación. Nunca aspires los vapores directamente. Utiliza una mascarilla.

Aléjate del área y avisa a tu profesor(a) inmediatamente.

PRECAUCIÓN, ELECTRICIDAD

Posible daño por choque eléctrico o quemadura.

Conexiones mal hechas, derrame de líquidos, cortocircuitos, cables expuestos.

Revisa dos veces el circuito con tu profesor(A). Revisa las condiciones de los cables y los aparatos.

No intentes arreglar los problemas eléctricos. Avisa a tu profesor(a) inmediatamente.

SUSTANCIAS IRRITANTES

Sustancias que pueden irritar la piel o las membranas mucosas del tracto respiratorio.

Polen, pastillas contra las polillas, lima de acero, fibra de vidrio, permanganato de potasio.

Utiliza una mascarilla para polvo y guantes. Toma precauciones extras cuando trabajes con estos materiales.


PRODUCTOS QUÍMICOS PELIGROSOS

Blanqueadores como el peróxido de hidrógeno, Productos químicos que ácidos como el ácido pueden reaccionar y destruir clorhídrico, bases como el tejido y otros materiales. amoniaco y el hidróxido de sodio.

Utiliza lentes de protección, guantes y un delantal.

Enjuaga inmediatamente el área con agua y avisa a tu profesor(a).

Sigue las instrucciones que te indique tu profesor.

Lava bien tus manos después de utilizar estas sustancias. Pide a tu profesor(a) ayuda de primeros auxilios.

RIESGO DE QUEMADURAS

Mercurio, muchos compuestos metálicos, yodo, algunas partes de la flor de nochebuena.

PRECAUCIÓN, VENENO

Sustancias que resultan venenosas cuando se tocan, se inhalan o se ingieren.

PRECAUCIÓN, SUSTANCIA INFLAMABLE

Productos químicos inflamables que pueden encenderse Alcohol, queroseno, debido a la presencia de permanganato de potasio. fuego, chispas o calor.

Cuando trabajes con sustancias químicas inflamables, evita utilizar mecheros y fuentes de calor.

Avisa a tu profesor(a) inmediatamente. Si es posible, usa equipo de seguridad contra fuego.

Los mecheros en uso Cabello, ropa, papel, pueden ocasionar incendios. materiales sintéticos.

Amarra tu cabello y ropa holgada. Sigue las instrucciones que te indique tu profesor sobre incendios y extintores.

Avisa a tu profesor(a) inmediatamente. Si es posible, usa equipo de seguridad contra fuego.

PELIGRO DE INCENDIO 6 Química I medio



ÍNDICE DE CONTENIDOS Referentes que sustentan la propuesta didáctica..................................................................... 9 I. Antecedentes curriculares ................................................................................................................... 9 II. Objetivos y contenidos de la asignatura de Química I Medio ............................................................... 9 III. Modelo de enseñanza-aprendizaje usado en el texto ........................................................................ 12 Orientaciones uso guía didáctica ............................................................................................ 14

Unidad 1: Modelo mecano-cuántico Propuesta de planificación de la Unidad..............16 Lección 1 ...............................................................17 Prerrequisitos .................................................................18 Orientaciones metodológicas .........................................19 Sugerencias metodológicas y estrategias diferenciadas ..22 Actividades e Información complementarias...................22 Propuesta evaluación PSU..............................................24 Material fotocopiable.....................................................25 Solucionario ...................................................................26 Lección 2 ...............................................................27 Prerrequisitos .................................................................28 Orientaciones metodológicas .........................................28 Sugerencias metodológicas y estrategias diferenciadas................................................30 Actividades e información complementarias...................30 Propuesta evaluación PSU..............................................32 Material fotocopiable.....................................................33 Solucionario ...................................................................34 Lección 3 ...............................................................35 Prerrequisitos .................................................................35 Orientaciones metodológicas .........................................36 Sugerencias metodológicas y estrategias diferenciadas................................................38 Actividades e información complementarias...................38 Propuesta evaluación PSU..............................................41 Material fotocopiable.....................................................42 Solucionario ...................................................................43

UNIDAD 2: Los elementos y la tabla periódica Propuesta de planificación de la Unidad..............44 Lección 1 ...............................................................45 Prerrequisitos .................................................................46 Orientaciones metodológicas .........................................46 Sugerencias metodológicas y estrategias diferenciadas................................................49 Actividades e información complementarias...................49 Propuesta evaluación PSU..............................................52 Material fotocopiable.....................................................53 Solucionario ...................................................................54 Lección 2 ...............................................................55 Prerrequisitos .................................................................55 Orientaciones metodológicas .........................................56 Sugerencias metodológicas y estrategias diferenciadas................................................58 Actividades e información complementarias...................58 Propuesta evaluación PSU..............................................60 Material fotocopiable.....................................................61 Solucionario ...................................................................62



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UNIDAD 3: Enlace químico y Fuerzas Intermoleculares

UNIDAD 4: Leyes ponderales y Estequiometría

Propuesta de planificación de la Unidad..............63 Lección 1 ...............................................................64 Prerrequisitos .................................................................65 Orientaciones metodológicas .........................................65 Sugerencias metodológicas y estrategias diferenciadas................................................69 Actividades e información complementarias...................69 Propuesta evaluación PSU..............................................72 Material fotocopiable.....................................................73 Solucionario ...................................................................74

Propuesta de planificación de la Unidad..............83 Lección 1 ...............................................................84 Prerrequisitos .................................................................84 Orientaciones metodológicas .........................................84 Sugerencias metodológicas y estrategias diferenciadas ............................................ 87 Actividades e información complementarias...................87 Propuesta evaluación PSU..............................................89 Material fotocopiable.....................................................90 Solucionario ...................................................................91

Lección 2 ...............................................................75 Prerrequisitos .................................................................75 Orientaciones metodológicas .........................................76 Sugerencias metodológicas y estrategias diferenciadas ............................................ 78 Actividades e información complementarias...................78 Propuesta evaluación PSU..............................................80 Material fotocopiable.....................................................81 Solucionario ...................................................................82

Lección 2 ...............................................................92 Prerrequisitos .................................................................92 Orientaciones metodológica...........................................92 Sugerencias metodológicas y estrategias diferenciadas ............................................ 97 Actividades e información complementarias...................97 Propuesta evaluación PSU............................................100 Material fotocopiable...................................................101 Solucionario .................................................................102

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REFERENTES QUE SUSTENTAN LA PROPUESTA DIDÁCTICA La Guía Didáctica del Docente, del texto de Química I Medio ha sido diseñada como un material de ayuda complementaria para el docente, como apoyo al proceso de enseñanzaaprendizaje. No se trata de un texto de química, sino de un conjunto de sugerencias para colaborar con prácticas pedagógicas personales y desarrolladas por cada estilo de docente, en diferentes contextos escolares y realidades para esta asignatura. Los docentes encontrarán en sus páginas una propuesta que integra una reflexión de la práctica docente y un tratamiento profundo y científico de los contenidos.

I. ANTECEDENTES CURRICULARES El Marco Curricular establece los lineamientos de lo que cada estudiante en Chile debe aprender y saber. Además, indica que los fines de la educación son entregar oportunidades para que cada chileno desarrolle plenamente sus potencialidades y libertades. Es muy importante entregarle a la ciudadanía una formación básica en ciencias, la cual, permite enfrentarse a los problemas y resolverlos, tanto personales como sociales. De esta manera, se orienta la enseñanza-aprendizaje a la alfabetización científica, con el fin de lograr estudiantes críticos y conscientes de sus responsabilidades con el entorno donde vive y se desarrolla, potenciando en ellos la responsabilidad, el compromiso y el respeto. Los propósitos mencionados están incorporados a través del desarrollo de habilidades de pensamiento científico, la adquisición de saberes mínimos y un enfoque de aprendizaje centrado en el desarrollo de competencias y no de contenidos.

II. OBJETIVOS Y CONTENIDOS DE LA ASIGNATURA QUÍMICA I MEDIO OBJETIVOS FUNDAMENTALES 1. Describir investigaciones científicas clásicas o contemporáneas relacionadas con los conocimientos del nivel. 2. Organizar e interpretar datos, y formular explicaciones, apoyándose en las teorías y conceptos científicos en estudio. 3. Valorar el conocimiento del origen y el desarrollo histórico de conceptos y teorías, reconociendo su utilidad para comprender el quehacer científico y la construcción de conceptos nuevos más complejos. 4. Comprender la importancia de las teorías e hipótesis en la investigación científica y distinguir entre unas y otras. 5. Procesar datos con herramientas conceptuales y tecnológicas apropiadas y elaborar interpretaciones de datos en términos de las teorías y conceptos científicos. 6. Comprender el comportamiento de los electrones en el átomo sobre la base de principios (nociones) del modelo mecano-cuántico. 7. 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.



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8. Aplicar las leyes de la combinación química a reacciones químicas que explican la formación de compuestos comunes relevantes para la nutrición de seres vivos, la industria, la minería, entre otros. 9. Establecer relaciones cuantitativas en diversas reacciones químicas presentes en la nutrición de seres vivos, la industria y el ambiente.

OBJETIVOS FUNDAMENTALES TRANSVERSALES RELACIONADOS 1. Interés por conocer la realidad y utilizar el conocimiento. 2. Comprender y valorar la perseverancia, el rigor y el cumplimiento, la flexibilidad y la originalidad. 3. Utilizar aplicaciones para interpretar, analizar y modelar información y situaciones para comprender y/o resolver problemas. APRENDIZAJES ESPERADOS 1. Caracterizar el comportamiento de los electrones en el átomo en base a principios (nociones) del modelo mecano-cuántico. 2. Describir investigaciones científicas clásicas o contemporáneas relacionadas con el modelo mecano-cuántico. 3. Distinguir la organización de los electrones en cada uno de los niveles de energía de diversos átomos. 4. Describir investigaciones científicas clásicas o contemporáneas relacionadas con la constitución de la tabla periódica. 5. Relacionar la estructura electrónica de los átomos con su ordenamiento en la tabla periódica y sus propiedades físicas y químicas. 6. Organizar e interpretar datos y formular explicaciones y conclusiones relacionadas con las propiedades periódicas de los elementos. 7. Establecer que la capacidad de interacción entre átomos se explica por su estructura electrónica. 8. Distinguir la distribución espacial de las moléculas a partir de las propiedades electrónicas de los átomos constituyentes. 9. Describir las fuerzas intermoleculares que permiten mantener unidas diversas moléculas entre sí y con otras especies (iones). 10. Distinguir las leyes de la combinación química en reacciones químicas que dan origen a compuestos comunes. 11. Establecer relaciones cuantitativas en diversas reacciones químicas. 12. Aplicar las leyes ponderales y los conceptos de estequiometría en resolución de problemas, que reflejan el dominio de los contenidos y de los procesos involucrados.

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HABILIDADES DE PENSAMIENTO CIENTÍFICO 1. Identificación de problemas, hipótesis, procedimientos experimentales, inferencias y conclusiones, en investigaciones científicas clásicas o contemporáneas, por ejemplo, en el estudio de las líneas espectrales para la identificación de diferentes elementos. Caracterización de la importancia de estas investigaciones en relación a su contexto. 2. Procesamiento e interpretación de datos y formulación de explicaciones, apoyándose en los conceptos y modelos teóricos del nivel, por ejemplo, el estudio de las propiedades periódicas de los elementos. 3. Análisis del desarrollo de alguna teoría o concepto relacionado con los temas del nivel, por ejemplo, la configuración electrónica, con énfasis en la construcción de teorías y conceptos complejos. 4. Distinción entre ley, teoría e hipótesis y caracterización de su importancia en el desarrollo del conocimiento científico. CONTENIDOS MÍNIMOS OBLIGATORIOS 1. Descripción básica de la cuantización de la energía, organización y comportamiento de los electrones del átomo, utilizando los cuatro números cuánticos (principal, secundario, magnético y espín). 2. Descripción de la configuración electrónica de diversos átomos para explicar sus diferentes ubicaciones en la tabla periódica, su radio atómico, su energía de ionización, su electroafinidad y su electronegatividad. 3. Explicación del comportamiento de los átomos y moléculas al unirse por enlaces iónicos, covalentes y de coordinación para formar compuestos comunes como los producidos en la industria y en la minería, y los que son importantes en la composición de los seres vivos. 4. Descripción cuantitativa, por medio de la aplicación de las leyes ponderales, de la manera en que se combinan dos o más elementos para explicar la formación de compuestos. 5. Aplicación de cálculos estequiométricos para explicar las relaciones cuantitativas entre cantidad de sustancia y de masa en reacciones químicas de utilidad industrial y ambiental, por ejemplo, en la formación del agua, la fotosíntesis, la formación de amoniaco para fertilizantes, el funcionamiento del airbag, en la lluvia ácida, etc. Los estudiantes son protagonistas activos de su aprendizaje Solo un estudiante comprometido con su enseñanza logra actuar en la misma. Esto quiere decir, que el compromiso entrega mayores posibilidades de aprender, por ello en el texto se presentan diferentes situaciones de aprendizaje y oportunidades a la diversidad de alumnos presentes en un aula, logrando así una mayor participación en el ejercicio y desarrollo de habilidades. Los docentes son colaboradores de la enseñanza-aprendizaje indicando propósitos y orientaciones Si un docente es hábil en presentar los propósitos de una clase y los estudiantes conocen con anterioridad lo que ese profesor desea enseñar, tendrán mayores oportunidades de alcanzar un aprendizaje significativo.



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Los estudiantes han desarrollados sus propias respuestas a las interrogantes que les muestra el mundo que los rodea (conocimientos previos) que deben ser respetados por el docente Cada estudiante ha desarrollado una visión propia del mundo que le rodea. Esta construcción personal implica experiencias, lecturas, actividades, que han cobrado sentido en la mente de ellos. Son estas ideas previas las que se transforman en el punto de partida de nuevo aprendizaje significativo. Los docentes junto con los estudiantes trabajan colaborativamente Cada persona es un componente de la sociedad, no es una unidad aislada. Así, cada estudiante presenta una individualidad única, llena de experiencias y saberes, que pueden ser compartidas y puestas en común gracias a la madurez de ellos y el acompañamiento del docente. Es la sala de clases, donde esta posibilidad se puede desarrollar. Los estudiantes presentan diferentes formas de aprender Este es uno de los grandes desafíos de la enseñanza-aprendizaje. Cada alumno posee una única forma de aprender que debe ser ajustada, de tal manera, que se logre un aprendizaje individual y de grupo. Los estudiantes deben ser constantemente evaluados Tradicionalmente el proceso de evaluación de aprendizajes implicaba la evaluación sumativa y escrita. Con el desarrollo del modelo enseñanza-aprendizaje se ha visto la necesidad de evaluar de diferentes maneras y constantemente, para dar oportunidades a todos los estudiantes de mostrar sus avances y la adquisición de habilidades y contenidos.

III. MODELO DE ENSEÑANZA-APRENDIZAJE USADO EN EL TEXTO DE QUÍMICA I MEDIO La enseñanza de las ciencias presenta un gran desafío para quien quiere enseñarla, ya que la ciencia al ser una actividad humana intelectual y un conjunto de saberes que se han ido acumulando con los siglos, plantea dos problemas básicos para el docente: por un lado, la comprensión de la ciencia como actividad humana intelectual inherente de la cual el alumno es partícipe sin saberlo y no una serie de “datos y definiciones” y, por otro lado, el aprendizaje de la misma en el nivel escolar, donde muchas veces el alumno no quiere aprender de ella. De este modo, el aprendizaje de las ciencias implica desafíos pedagógicos de superar un modelo centrado en el contenido (definiciones, descripciones de modelos, datos, fechas, personajes) a uno centrado en habilidades y competencias. W. Harlem (1998) en su libro “Enseñanza y aprendizaje de las ciencias” invita a considerar una manera activa de enseñar ciencia, haciendo lo que los científicos hacen para desarrollarla y entenderla, es decir, hacer ciencia. Así, hacer ciencia en la escuela haría que los alumnos aprendieran ciencia con el resultado de adquirir un método, una forma de pensar y un vocabulario. Ahora bien, se establece la necesidad del desarrollo de un pensamiento crítico para entender el proceso y no solo vivenciarlo, así la propuesta de J. Solbes en su artículo “La utilización de la Historia de las ciencias en la enseñanza de la física y la química” de 1996, donde expone la idea del uso de la historia de la ciencia en el aprendizaje de la misma, nos entrega un modo de ir adquiriendo el vocabulario contextualizado en las teorías que sustentan el currículo de ciencias, en nuestro caso, la idea de evolución.

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Existen diferentes tipos de aprendizaje, pero el que interesa promover y desarrollar, es aquel que busca impulsar “el aprendizaje significativo, es decir, el que tiene un sentido y un valor personal para quien lo hace, y que pueda asimilarlo, integrarlo y relacionarlo con experiencias y conocimientos.” (Moreno, 2000). Esta idea orienta la selección de contenidos, de manera que sean planteados en base a situaciones concretas y problemas reales y cotidianos, donde los alumnos puedan interactuar entre ellos y con el profesor. Por lo anterior, en la presente propuesta pedagógica se presenta al modelo de APRENDIZAJE DE LAS CIENCIAS POR INDAGACIÓN, basado en la propuesta de W. Harlem, como el modelo pedagógico capaz de exponer a los alumnos a cuatro momentos en los cuales se puede pasar de ideas previas a ideas basadas en la reflexión y crítica, con el consiguiente desarrollo de habilidades del pensamiento. También se asume que el aprendizaje debe ser significativo, dadas las experiencias de Ausubel antes citadas y la exposición de la utilidad de la historia de las ciencias como expresión del desarrollo crítico del pensamiento de los alumnos expuesto en el artículo de Solbes. Estos cuatro momentos son: Focalización: momento en el cual el docente debe ser capaz de introducir el tema a ser aprendido por los estudiantes. Esta presentación muchas veces es un problema cuya temática a abordar se relacione con el objetivo de la actividad. Pueden ser planteados algunas preguntas que los haga elaborar argumentos, se debe prestar atención por parte del docente, que las respuestas de los estudiantes no pueden ser calificadas como buenas o malas, son simplemente respuestas que ayudan a descubrir esos conocimientos previos. Exploración: En esta fase se encuentra la clave de la metodología por indagación, la cual es reformulada en nuestro texto escolar. En este momento se hará una actividad experimental, o se estudiará una investigación clave en la Química o se hará uso de las investigaciones que sustentan la Química moderna. Lo que se le pedirá al estudiante es hacer una predicción del resultado que se obtendrá, dicha predicción puede ayudar al docente a reconsiderar las estrategias para enseñar un contenido en particular. Recuerde el docente, que la ciencia en general y la química en particular es un constructo racional sobre la naturaleza de las cosas, por tanto, los estudiantes deberán ser capaces de poner a pruebas sus habilidades para comprender un contenido desde la experiencia de científicos y autores, o en lo posible, a partir de la propia experiencia. Se debe intencionar que los contenidos y aprendizaje de los alumnos estén fundamentados en argumentos. Comparación y contraste: Aquí es donde los conocimientos previos de los alumnos son reemplazados por conocimientos nuevos argumentados, sostenidos en experimentos y experiencias. Este momento de la metodología por indagación permite a los docentes evaluar los aprendizajes de los alumnos, poniendo énfasis en las predicciones hechas por los alumnos y que corresponden a los contenidos entregados y los aprendizajes esperados. En el texto de química de los estudiantes, se invita constantemente a poner a prueba los conocimientos previos, contrastándolos alternativamente con experiencia de grandes científicos y con experiencias personales y grupales. Aplicación: Es la puesta en práctica de los aprendizajes esperados y declarados en el propósito de cada lección del texto del estudiante, es el momento de verificar si el objetivo propuesto se ha logrado. Este momento de la metodología por indagación permite evaluar los avances de los distintos estudiantes, es donde se transfiere lo aprendido a otras situaciones.



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ORIENTACIONES USO GUÍA DIDÁCTICA Para cumplir con este objetivo de nuestro modelo de enseñanza aprendizaje, el texto del alumno sugiere un grupo de actividades que se complementan y desarrollan distintos aspectos de las habilidades que se quieren lograr en los alumnos. Las actividades se ordenan en cuatro grandes grupos de acuerdo a los niveles básicos hasta los niveles de mayor complejidad y donde se deben hacer un mayor uso de habilidades. Los grupos de actividades son:

ACTIVIDADES CONTEXTUALIZADORAS Actividad inicial de cada lección y la actividad. Comparte lo que sabes: Dichas actividades tienen como objetivo principal exponer al profesor las ideas previas de los alumnos y el manejo que tienen de los prerrequisitos.

ACTIVIDADES PARA EL LOGRO DE LOS OBJETIVOS DECLARADOS Corresponden a actividades que son sugeridas en la medida del desarrollo de la lección, para que, de esta manera los estudiantes se enfrenten a ejercicios tipos. Las actividades son propuestas en la medida que se avanza el tema en estudio. Para lograr dicho objetivo se proponen las siguientes actividades: Actividad (consideradas temáticas), con ella se declara el objetivo que se quiere evaluar y que se encuentra relacionado con una habilidad en particular, que va en la medida del desarrollo de habilidades, el alcance y comprensión de contenidos tratados y desarrollados en la lección, las actividades pueden ser individuales o grupales. Desafíos, con ellos se le quiere sugerir al estudiante una actividad complementaria que le ayudara a poner a prueba lo que ha aprendido, los desafíos son evaluaciones implícitas, pues al buscar o leer una sugerencia el alumno se enfrenta a una actividad en la cual, lo aprendido en la clase le entrega un sentido que puede mover su curiosidad y su deseo de aprender más. Para pensar, son actividades que van mostrando a los estudiantes los alcances del conocimiento que se ha ido aprendiendo, se les hace reflexionar sobre lo aprendido y poner en práctica las habilidades nuevas que han sido adquiridas.

ACTIVIDADES PROFUNDIZADORAS Son actividades sugeridas, cuyo no desarrollo no implica que el estudiante no logre los objetivos o que el docente no pueda medirlos de otra manera. No obstante, su realización implica una ganancia para el estudiante, debido al mundo que nos toca vivir y en el cual se nos evaluará a futuro. Las actividades de profundización quieren hacerse cargo de ese mundo laboral futuro, donde el profundizar un tema o ponerse nuevos desafíos es una ventaja para la realización de un proyecto de vida. Las actividades profundizadoras son: Averígualo, son actividades que invitan al estudiante a enfrentarse a nueva información que hará que profundice el tema en cuestión, el desarrollo de estas actividades es una ganancia en el contexto de las habilidades laborales, saber más de un tema permite tomar mejores decisiones y autoevaluar lo que se sabe.

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Practice your english, son actividades que quieren mostrar al estudiante el mundo globalizado en el que vive, en donde el idioma inglés se ha transformado en el idioma de la ciencia y su comprensión parcial permite encontrar información que ayudará entender mejor los contextos de conceptos y procedimientos en ciencias. En el solucionario del texto del estudiante está la traducción. Lectura para profundizar, es una actividad que tiene como objetivo principal que los estudiantes se enfrenten a información de nivel profesional, para que tenga una idea de lo complejo que puede llegar a ser la información de una investigación científica. Lecturas científicas permiten a los estudiantes desarrollar habilidades para entender información que cada vez, con mayor frecuencia, salen en los medios de comunicación. Se trabaja también las aplicaciones de la química en nuestra vida y la vida de científicos que son personas como todos.

ACTIVIDADES EJECUTORAS Son un grupo de actividades que tienen como objetivo principal poner en práctica las habilidades aprendidas en la lección, es la herramienta principal para que los docentes evalúen aquellas habilidades y contenidos que se tienen en cada una de las lecciones. En estas actividades, los estudiantes, trabajan tanto de forma individual como grupal, donde pueden compartir o vivir los desafíos con otros o de forma personal. El logro de estas actividades es una señal de un aprendizaje completo, de lo contrario el docente puede desarrollar estrategias que le permiten tomar decisiones en el momento correcto. Las actividades ejecutoras son: Actividad: son momentos dentro de las lecciones donde se trabajan de forma explícita habilidades de pensamiento científico y habilidades PSU. Dichas actividades se encuentran numeradas dentro de una unidad temática y contienen de forma explícita el objetivo a trabajar. De esta forma, se logra continuidad en la elaboración de aprendizajes y espacios de evaluación continua para el docente. Laboratorio: es un espacio donde los estudiantes de forma “colaborativa” ponen en práctica habilidades y conocimientos adquiridos en la lección. El laboratorio es un espacio de compañerismo y trabajo en equipo, donde se van adquiriendo roles en beneficio del grupo. Guía de ejercicios, con esta actividad el estudiante se enfrenta a una evaluación tipo donde puede desarrollar habilidades para responderla y puede dar al docente una idea de su conocimiento particular. Además, con los ejercicios se busca que el estudiante sea capaz de autoevaluar su aprendizaje y desde ahí tomar conciencia de su propia manera de aprender y los errores cometidos. Es un espacio de reflexión. ¿Cuánto aprendí?: tiene como principal objetivo que los estudiantes midan sus conocimientos y sean capaces de autoevaluarse, para que, junto con el docente, busquen las estrategias para mejorar sus desempeños. Para practicar más: este grupo de actividades va dirigido principalmente a los alumnos avanzados de las clases, aquellos que terminan más rápido o aprenden mejor. Aunque el sistema educativo los tiene un poco olvidados, la propuesta es que ellos también tengan un espacio personal en el texto de química, en el que se vean motivados a aprender más y no quedarse al mismo nivel de los demás; a su vez ellos pueden estimular a otros a aprender.



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ID UN

AD

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MODELO MECANO-CUÁNTICO Presentación de la Unidad En esta unidad los y las estudiantes trabajarán el desarrollo del eje estructura de la materia junto con las habilidades de pensamiento científico centradas en la comprensión de los modelos atómicos y su desarrollo histórico y conceptual.

PROPUESTA DE PLANIFICACIÓN DE LA UNIDAD OBJETIVO DE APRENDIZAJE

1. ¿Quién dijo que los científicos no se equivocan? Ideas modernas sobre el átomo

LECCIÓN

Caracterizar el comportamiento de los electrones en el átomo en base a principios (nociones) del modelo mecanocuántico.

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CRITERIOS DE EVALUACIÓN

1. Describen propiedades del electrón, carga, masa, espín, como partículas elementales constituyentes del átomo. 2. Establecen la dualidad ondapartícula del electrón según el principio de De Broglie y su utilidad científica y tecnológica, por ejemplo, en la existencia de dispositivos como el microscopio electrónico. 3. Caracterizan los cationes como átomos que han perdido electrones de su capa más externa. 4. Identifican los aniones como átomos que han recibido electrones en su capa más externa. 5. Explican el significado de los cuatro números cuánticos (n, l, m, s) que posibilitan la caracterización de diversos átomos. 6. Distinguen diversos elementos químicos de acuerdo a su emisión de luz en el espectro visible, como consecuencia de la excitación de electrones. 7. Señalan en representaciones gráficas de determinados elementos la presencia de los orbitales s, p, d, f, relacionándolos con los diferentes niveles de energía. 8. Exponen el principio de incertidumbre de Heisenberg en relación a la posición y cantidad de movimiento del electrón.

ACTIVIDADES DE ENSEÑANZA APRENDIZAJE RECURSOS

- Piénsalo y compártelo (Pág. 11) - Actividad inicial (Pág. 12) - Comparte lo que sabes (Pág. 14) - Actividad 1 (Pág. 20) - Actividad 2 (Pág. 25) - Actividad 3 (Pág. 34) - Desafío (Pág. 17) - Desafío (Pág. 25) - Desafío (Pág. 31) - Desafío (Pág. 47) - Para pensar (Pág. 25) - Para pensar (Pág. 34) - Averígualo (Págs.15, 17, 22, 26) - Practice your english (Pág. 14) - Laboratorio (Pág. 28)

ACTIVIDADES DE EVALUACIÓN

- ¿Cuánto aprendí? (Pág. 35)

TIEMPO

10 horas



3. Configuración electrónica, el orden dentro del caos

2. ¿De qué se trata el modelo mecano-cuántico del átomo?

LECCIÓN

OBJETIVO DE APRENDIZAJE




TIEMPO

Describir investigaciones científicas clásicas o contemporáneas relacionadas con el Modelo Mecano-Cuántico.

1. Describen los principales aportes de las investigaciones científicas de Schrödinger, Planck, De Broglie, Einstein, en términos de la constitución y estructura de la materia, que dieron origen al Modelo Mecano-cuántico. 2. Identifican problemas, hipótesis, procedimientos experimentales y conclusiones, en las investigaciones realizadas por Thompson, Rutherford y Bohr, que dieron origen al Modelo Mecano-cuántico.

-

Actividad inicial (Págs. 36-37) Comparte lo que sabes (Página 38) Actividad 4 (Página 39) Actividad 5 (Página 40) Actividad 6 (Pág. 45) Actividad 7 (Pág. 46) Actividad 8 (Pág. 49) Desafío (Pág. 40) Desafío (Pág. 47) Para pensar (Pág. 46) Para pensar (Pág. 49) Averígualo (Pág. 42) Practice your english? (Pág. 48)


6 horas

Distinguir la organización de los electrones en cada uno de los niveles de energía de diversos átomos.

1. Determinan la configuración electrónica de átomos de distintos elementos, aplicando el principio de mínima energía, el de exclusión de Pauli y la regla de Hund. 2. Aplican los principios y las reglas de la mecánica cuántica para deducir los 4 números cuánticos que describen la posición de cualquier electrón que forma parte de un átomo dado.

-

Actividad inicial (Págs. 52- 53) Comparte lo que sabes (Pág. 53) Actividad 10 (Pág. 57) Actividad 11 (Pág. 57) Actividad 12 (Pág. 59) Actividad 13 (Pág. 59) Actividad 14 (Pág. 61) Actividad 15 (Pág. 63) Actividad 16 (Pág. 64) Actividad 17 (Pág. 67) Actividad 18 (Pág. 71) Desafío (Pág. 57) Desafío (Pág. 60) Desafío (Pág. 65) Desafío (Pág. 69) Desafío (Pág. 69) Desafío (Pág. 71) Practice your english (Pág. 55) Guía de Ejercicios (Pág. 71)


10 horas

LECCIÓN 1 OBJETIVOS FUNDAMENTALES TRANSVERSALES

OBJETIVO FUNDAMENTAL

¿Quién dijo que los científicos no se equivocan? Ideas modernas sobre el átomo 1. Interés por conocer la realidad y utilizar el conocimiento. 2. Comprender y valorar la perseverancia, el rigor y el cumplimiento, la flexibilidad y la originalidad. 1. Describir investigaciones científicas clásicas o contemporáneas relacionadas con los conocimientos del nivel. 2. Organizar e interpretar datos, y formular explicaciones, apoyándose en las teorías y conceptos científicos en estudio. 3. Valorar el conocimiento del origen y el desarrollo histórico de conceptos y teorías, reconociendo su utilidad para comprender el quehacer científico y la construcción de conceptos nuevos más complejos. 4. Comprender la importancia de las teorías e hipótesis en la investigación científica y distinguir entre unas y otras. 5. Procesar datos con herramientas conceptuales y tecnológicas apropiadas y elaborar interpretaciones de datos en términos de las teorías y conceptos científicos del nivel. Guía Didáctica del docente 17


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APRENDIZAJE ESPERADO

1. Caracterizar el comportamiento de los electrones en el átomo en base a principios (nociones) del modelo mecano-cuántico. 2. Describir investigaciones científicas clásicas o contemporáneas relacionadas con el modelo mecano-cuántico. 3. Distinguir la organización de los electrones en cada uno de los niveles de energía de diversos átomos.

CONTENIDO MÍNIMO OBLIGATORIO

4. Descripción básica de la cuantización de la energía, organización y comportamiento de los electrones del átomo, utilizando los cuatro números cuánticos (principal, secundario, magnético y espín).

HABILIDADES DE PENSAMIENTO CIENTÍFICO

1. Identificación de problemas, hipótesis, procedimientos experimentales, inferencias y conclusiones, en investigaciones científicas clásicas o contemporáneas, por ejemplo, en el estudio de las líneas espectrales para la identificación de diferentes elementos. Caracterización de la importancia de estas investigaciones en relación a su contexto. 2. Procesamiento e interpretación de datos, y formulación de explicaciones, apoyándose en los conceptos y modelos teóricos del nivel; por ejemplo, el estudio de las propiedades periódicas de los elementos. 3. Análisis del desarrollo de alguna teoría o concepto relacionado con los temas del nivel; por ejemplo, la configuración electrónica, con énfasis en la construcción de teorías y conceptos complejos. 4. Distinción entre ley, teoría e hipótesis y caracterización de su importancia en el desarrollo del conocimiento científico.

PRERREQUISITOS Una de las condiciones fundamentales para lograr nuevos aprendizajes, es que los estudiantes sepan con claridad qué deben saber antes de comenzar. Los prerrequisitos son los aprendizajes de años anteriores que cobrarán aún mayor sentido al estudiante cuando comience el estudio de las lecciones. En la siguiente lección, los prerrequisitos necesarios para comenzar son: • Constitución microscópica de la materia: el átomo y la molécula. • Teoría atómica de Dalton, modelos atómicos de Thompson, Rutherford y Bohr. Dichos prerrequisitos se manifiestan en los siguientes conceptos claves: • Evolución de la teoría atómica Dalton. • Modelos atómicos (Thomson, Rutherford y Bohr). • La estructura del átomo. • Las partículas subatómicas principales. Como los prerrequisitos son fundamentales para comenzar la lección, es necesario que el docente se cerciore que se encuentran como aprendizajes significativos en los estudiantes, esto es, que ellos sean capaces de referirse al concepto en cuestión.

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ORIENTACIONES METODOLÓGICAS Piénsalo y compártelo (Página 11) Se trata de una actividad grupal que tiene como principal objetivo explicitar las ideas previas de los estudiantes respecto al modelo mecánico-cuántico del átomo. Las habilidades de pensamiento científico que se quieren trabajar son: análisis de una situación nueva y proponer hipótesis y explicaciones en base a ideas anteriores. Actividad inicial (Página 12) Se trata de una actividad de conocimiento. El objetivo es que los estudiantes recuerden los principales hitos del desarrollo de la teoría atómica y de las características de los modelos propuestos por los diferentes científicos en diferentes épocas. Si el estudiante es capaz de completar la tabla correctamente, es un referente para exigir más. En la página 13 se entrega la información que ayudará a los estudiantes a responder el ejercicio. El sentido de este material es entregar datos que puedan ser reconocidos y puestos en un contexto, por lo cual se desarrolla la habilidad de la comprensión, evaluación y análisis. Comparte lo que sabes (Página 14) Se trata de una actividad de conocimiento y comprensión. Los estudiantes presentaran muchas ideas previas frente a los conceptos de electromagnetismo, electrones, ondas, partículas; debido al uso que se hacen de ellos en la ciencia ficción, series de televisión y el cine, lo que es fuente de los principales errores. Los errores más frecuentes es considerar a las partículas del átomo, como otros átomos más pequeños y reales constructores de la materia, que esas mismas partículas están constituidas a su vez por átomos más pequeños. También se encuentra en muchos estudiantes las ideas de materia continua del pasado y le es muy difícil comprender la particularidad de la materia. Las habilidades a desarrollar son proponer hipótesis explicativas en función de ideas previas, compartir y expresar ideas a otros. Actividad 1 (Página 20) Se trata de una actividad de comprensión. Tiene como objetivo que los alumnos relacionen conceptos, ideas y lleguen a una conclusión. A partir de observaciones bien hechas los estudiantes generan preguntas que buscan ser respondidas, de esa manera surgen hipótesis que pueden ser falseables (puestas a prueba) en este caso no con experimentos, sino con información fidedigna. Se sugiere que el docente guíe a los alumnos para obtener respuestas fundadas en argumentos sólidos. Las habilidades a trabajar son relacionar, contrastar, comunicar. Actividad 2 (Página 25) Se trata de una actividad de aplicación. Tiene como objetivo que los alumnos tomen contacto con algunos de los pasos de la metodología científica, en este caso la regla de Rydberg. Lo importante es que el docente muestre a los alumnos que cualquier persona puede hacer ciencia, que se trata de seguir en forma ordenada los pasos para obtener respuestas fundadas en evidencias. La habilidad a trabajar es resolver problemas haciendo uso de teorías científicas. Actividad 3 (Página 34) Se trata de una actividad de comprensión y análisis de lectura. Tienen como objetivo que los estudiantes comprendan los resultados de investigaciones científicas a partir de una lectura. En este tipo de actividades es muy frecuente que los alumnos cometan errores de comprensión, por lo cual el trabajo de comunicación en la actividad es fundamental. Se trabaja la habilidad de investigar fuentes bibliográficas.



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Desafío (Página 17) Se trata de una actividad de aplicación. Tiene como objetivo que los estudiantes traten de solucionar un problema con los pocos conocimientos que reconocen de la lección y los prerrequisitos. La respuesta evidencia la relación entre colores y ondas. La habilidad trabajada es inferir a partir de una situación cotidiana. Desafío (Página 25) Se trata de una actividad de comprensión y aplicación. Gracias a la propuesta de Bohr el estudiante puede determinar que los objetos fosforescentes demuestran que los electrones dejan ir energía sobrante en forma de fotones de una frecuencia semejante a la verde. La habilidad trabajada es inferir a partir de una situación cotidiana. Desafío (Página 31) Se trata de una actividad de investigación. Tiene como objetivo que los estudiantes sean conscientes de que durante la época de desarrollo de la teoría cuántica hubo muchas investigaciones que en su momento daban resultados contradictorios pero que elevaron a una nueva visión de lo que llamamos realidad. La habilidad a trabajar es la recolección de información y comunicar. Desafío (Página 47) Se trata de una actividad de comprensión y aplicación. Se propone a los estudiantes investigar sobre el origen de un concepto científico y su relación con la experiencia cotidiana. La habilidad trabajada es inferir. Para pensar (Página 25) Se trata de una actividad de evaluación y síntesis. Tiene como objetivo que los estudiantes relacionen la cuantificación de la energía con la posición de los electrones en el átomo y la energía asociada. Para pensar (Página 34) tiene como objetivo que el estudiante se plantee una cuestión de vital importancia: que la química no se concentra en cada partícula o átomo, sino que en sistemas que se comportan de forma estable. La habilidad a desarrollar es inferir y contrastar ideas. Averígualo (Páginas 15, 17, 22, 26) Se tratan de actividades de investigación. Tienen como objetivo que los estudiantes entren en contacto con el desarrollo de las teorías y conceptos esenciales para seguir adquiriendo los aprendizajes esperados. Es muy importante que los docentes comenten con sus estudiantes las respuestas de estas actividades, para potenciar la habilidad de comunicación y el llegar a acuerdos. Practice your english (Página 14) El objetivo de esta actividad es que el estudiante tome contacto con una idea fundamental, no solo de la química, sino también de la física y la biología. Laboratorio (Página 28) Como orientación general, haga que sus estudiantes lean atentamente la guía de trabajo, luego pregunten lo que no entienden y tomen todas las medidas de seguridad. Es de gran importancia que los alumnos sigan las instrucciones con cuidado y en secuencia; los alumnos se resisten a seguir protocolos y no son capaces de valorar cada paso de la actividad. En el seguimiento de instrucciones, el docente puede asegurarse de habilidades como la comprensión, la aplicación y el análisis. Las preguntas del laboratorio apuntan a que los estudiantes usen los modelos atómicos para explicar fenómenos observables, camino seguido por los científicos originalmente, luego se

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propone una autoevaluación (Página 31) para que el estudiante evalúe su desempeño, se trata de una actividad formativa. El objetivo de la actividad es que el estudiante reflexione en cuanto a su comportamiento y actitudes en la sala de clases. Las instancias formativas permiten corregir actitudes negativas y que impiden el aprendizaje. Además, si se tienen problemas al conseguir ciertos materiales, se pueden seguir las siguientes orientaciones: El alambre de nicrom se puede reemplazar por cotonitos mojados en alcohol. Los compuestos químicos se pueden obtener de forma simple en la sal de mesa (sodio), sal baja en sodio (potasio), fertilizantes (sulfato de cobre), en farmacias (permanganato de potasio). En cuanto a los cuidados específicos para este laboratorio, los estudiantes deben usar lentes de seguridad en todo momento, pues ciertos reactivos como el KMnO4 pueden saltar al ser calentado.

LABORATORIO SIMPLE El objetivo de estos laboratorios simple es que el docente pueda profundizar y comentar aspectos de la lección con sus estudiantes. Además, este laboratorio simple puede reemplazar en parte el laboratorio principal que se encuentra en el texto del estudiante, en aquellos lugares donde sea difícil conseguir otro tipo de materiales. Se puede realizar el siguiente laboratorio simple para ejemplificar el modelo de Bohr y la emisión: Colocar dos objetos fosforescentes, uno debe ser cargado con luz u otra forma de energía y el otro objeto debe permanecer sin ser energizado (por ejemplo tapándolo y alejándolo de fuentes de calor). Solo habrá fosforescencia en el objeto energizado.

LECTURAS PARA PROFUNDIZAR “La química en tu vida” (Página 26) se invita a los alumnos a descubrir el principio químico que está detrás de los fuegos artificiales. Esta lectura puede ser motivadora para los estudiantes, pues está basada en un efecto que determinó la creación de la teoría cuántica, donde la energía se establece como discontinua. “Química y tecnología” (Página 32) busca que los estudiantes se hagan una idea de la importancia de la química en nuestras vidas. En esta oportunidad, se busca que los estudiante tengan respuesta a una inquietud que pudo haber ido desarrollándose en la profundización de la lección. ¿Se pueden ver los átomos? Al mostrar la maravilla tecnológica del microscopio de efecto túnel, el estudiante puede responder parcialmente a esa pregunta implícita. “Y el Nobel es…” (página 18 y 19) Con esta propuesta de lectura científica, se quiere lograr que el estudiante tenga una idea menos glorificada del científico, sino que sea capaz de ver en ellos personas normales, que por sobre todo fueron perseverantes y que no se rindieron frente a la adversidad. En este caso se estudia parte de la vida de Marie Curie, una de las más grandes científicas de la historia y una de las mujeres más influyentes en el quehacer científico del siglo XX. “Y el Nobel es…” (Página 27) con esta segunda propuesta de lectura científica, se quiere lograr que el estudiante tenga una idea menos glorificada del científico, sino que sea capaz de ver en ellos personas normales, que por sobre todo fueron perseverantes y que no se rindieron frente a la adversidad. En este caso se estudia parte de la vida de Niels Bohr.



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“Lectura científica” (Página 34) En la lección estudiada el artículo hace reflexionar en torno a la idea del principio de incertidumbre, haciendo énfasis en lo importante de conocer la posición y la velocidad al mismo tiempo y como esto no ocurre en las partículas atómicas.

SUGERENCIAS METODOLÓGICAS Y ESTRATEGIAS DIFERENCIADAS Los estudiantes activos tendrán una buena oportunidad para participar y colaborar con el desarrollo de la lección. El docente debe motivarlos con preguntas tipo: ¿Cómo podemos seguir aumentando nuestra comprensión del átomo? ¿Qué falta por descubrir? ¿Cómo es posible que el átomo nos siga cambiando la vida? ¿Cómo el desarrollo de la idea de átomo cambió nuestra vida presente? Además, trataran de encontrar utilidad a esta lección para resolver problemas que el mismo docente puede plantear, tales como: ¿Qué pasaría si no se supiera cómo es el átomo? ¿Qué pasaría si los electrones hubieran sido positivos y grandes? ¿Qué pasaría en un mundo sin átomos? El docente debe relacionar el aprendizaje nuevo con la práctica y utilidad del mismo. Se les puede estimular con preguntas del tipo: ¿Qué se debe aprender sobre el átomo y sus modelos? ¿Qué aspectos teóricos del átomo nos permite darles un uso en la vida cotidiana? ¿Qué otros usos puede dársele a las investigaciones estudiadas? La pregunta que les guía es: ¿Por qué? Si el docente puede incentivarlos y motivarlos los estudiantes podrán resolver preguntas del tipo: ¿Por qué se debe seguir adelante con una investigación? ¿Por qué se debe registrar cada paso de una investigación? ¿Por qué hay un cambio en el modelo que representa a un átomo? Los estudiantes con necesidades educativas especiales tendrán una oportunidad de aprender a un ritmo semejante al de sus compañeros, como la lección está fundada en conocimientos recientes para todos los estudiantes. A partir de la máxima “Todos podemos aprender, mas no todos a la misma velocidad” se debe ir monitoreando de forma personalizada el avance de estos estudiantes. Se puede trabajar con ellos las dificultades que tuvieron cada uno de los grandes personajes de la historia del átomo, por ejemplo, Einstein que tuvo que superar muchas dificultades matemáticas para llegar a su comprensión no solo de una partícula sino del universo entero.

ACTIVIDADES COMPLEMENTARIAS Desarrollo: Que los estudiantes respondan por escrito las siguientes preguntas, de forma individual, y luego explicarlas al curso, con aportes de los estudiantes: a) R: No, pues implicaría la existencia de distancias negativas. b) R: Informa sobre la forma del orbital. Toma todos los valores entre 0 y n-1. c) R: No. Órbita se asocia al modelo estacionario (trayectoria definida), mientras que orbital es propio del modelo mecano-cuántico y corresponde a una zona de probabilidad de encontrar un electrón.

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INFORMACIÓN COMPLEMENTARIA ¿CÓMO FUNCIONA EL LÁSER? La palabra láser es el acrónimo del término en inglés Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation (amplificación de la luz mediante la emisión estimulada de radiación). Se trata de un tipo especial de luz producida por átomos o moléculas descubierto en 1960, que emite radiación con longitudes de onda conocida que varían del infrarrojo hasta el visible y el ultravioleta. La aparición del láser ha revolucionado verdaderamente la ciencia, la medicina y la tecnología. El láser de rubí (rojo) fue el primer láser que se conoció. El rubí es un mineral de color rojo profundo que contiene coridón (Al2O3), en el cual una parte de los iones Al3+ se han reemplazado por iones Cr3+. Espejo completamente reflejante

Lámpara de destello

Ray o láser

λ Barra de rubí

694,3 nm

Espejo parcialmente reflejante

Dentro del tubo de un láser de rubí, algunos electrones de los átomos de cromo son excitados mediante una lámpara de destello; y como los átomos excitados son inestables, en un momento determinado algunos de ellos regresarán al nivel basal emitiendo un fotón en la región roja del espectro. Este fotón rebota varias veces hacia atrás y hacia delante entre los dos espejos situados en los extremos opuestos del tubo láser, pudiendo estimular la emisión de fotones de la misma longitud de onda por parte de otros átomos excitados de cromo; los nuevos fotones liberados también rebotarán y estimularán la emisión de más fotones, y así sucesivamente. Debido a que las ondas están en fase, vale decir, sus máximos y sus mínimos coinciden, los fotones se refuerzan entre sí, aumentando su potencia con cada paso entre los espejos. Uno de los espejos refleja solo de manera parcial, de modo que cuando la luz alcanza cierta intensidad, emerge del espejo como un rayo láser. También se puede visitar el siguiente video sobre el experimento de la doble rendija en: http:// www.youtube.com/watch?v=elQYG5brROY

EJEMPLO DE LA VIDA COTIDIANA En esta sección, se entrega a los docentes ejemplos concretos y de experiencia cotidiana en los estudiantes respecto a ideas y habilidades tratadas en las lecciones. Los ejemplos son de la vida cotidiana y pueden ser usados para profundizar o evaluar los aprendizajes. Las relaciones que se pueden establecer entre los electrones y la teorización de Bohr, se pueden observar a diario en los autoadhesivos fosforescentes que se venden en el comercio o las aplicaciones a juguetes que “brillan en la oscuridad” donde electrones excitados por la luz incidente, vuelven a su estado fundamental una vez que se apaga la luz. También tenemos un ejemplo en los hospitales: cuando un joven se fractura, se usa los rayos X. Finalmente en las calculadoras solares y en la cámaras fotográficas se usa el efecto fotoeléctrico para dar energía o medir la luz ambiental. Invite a sus estudiantes a comentar esta información con usted.



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PROPUESTA EVALUACIÓN TIPO PSU 1 La luz tiene un comportamiento dual, o sea, que

5 La regla de Rydberg sostiene que la cantidad

2 La idea de que es imposible conocer con exacti-

6 La coloración del fuego puede cambiar si agrega-

es partícula y onda a la vez. Esta idea se desprendió de la explicación ofrecida por un físico alemán para: A) El efecto fotoeléctrico. B) La cuantización de la energía. C) La existencia de niveles de energía. D) La cantidad de electrones por nivel de energía. E) La emisión de energía electromagnética de ciertos cuerpos calientes.

tud y simultáneamente la cantidad de movimiento y la posición de una partícula subatómica, fue propuesta por: A) Erwin Schrödinger. B) Albert Einstein. C) Werner Heisenberg. D) Max Planck. E) Louis de Broglie.

3 El modelo atómico de Bohr se diferencia de los

modelos anteriores en que: A) No tiene electrones. B) Presenta un núcleo positivo al centro. C) Considera que la energía está cuantizada. D) Los electrones giran alrededor del núcleo. E) Ninguna de las anteriores.

4 En el modelo estacionario se cumple que:

A) Si un electrón gana energía, éste pasa a un nivel inferior. B) Con el tiempo, el electrón baja de nivel y va acercándose al núcleo. C) Si un electrón permanece a cierta distancia fija del núcleo, no gana ni pierde energía. D) Todas las anteriores. E) Ninguna de las anteriores.

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máxima de electrones que se pueden distribuir en un nivel responde a la fórmula 2n2 , donde n corresponde al nivel. Así, en el cuarto nivel de energía pueden existir: A) 4 electrones B) 8 electrones C) 16 electrones D) 32 electrones E) 64 electrones

mos compuestos que contengan algunos metales. Este fenómeno se debe a: A) La captación de energía en forma de luz por parte de electrones que están subiendo a un nivel de menor energía. B) La captación de energía en forma de luz por parte de electrones que están subiendo a un nivel de mayor energía. C) La liberación de energía en forma de luz por parte de electrones que están volviendo a su estado basal. D) La liberación de energía en forma de luz por parte de electrones que están volviendo a su estado excitado. E) Ninguna de las anteriores.

7 Los rayos X son un tipo de radiación electromag-

nética, por tanto, ellos: A) Son ondas. B) Son electrones. C) Son protones. D) Son neutrones. E) Ninguna de las anteriores.

8 La idea de que los electrones giraban en órbitas

definidas fue desechada por: A) La naturaleza dual del electrón. B) La cuantización de la energía. C) El principio de incertidumbre. D) El efecto fotoeléctrico. E) Ninguna de las anteriores.



MATERIAL FOTOCOPIABLE Nombre: Fecha:

Curso: I.

Verdadero o falso: Contesta verdadero (V) o falso (F) según corresponda. Justifica todas las respuestas que sean falsas. 1

______ La ecuación de Schrödinger intenta explicar el comportamiento de los electrones.

2

______ El modelo atómico propuesto por Bohr fue el primer modelo atómico que existió.

3

______ El brillo de algunos objetos en la oscuridad se explica con el modelo atómico de Bohr.

4

______ Al ganar precisión en la medición de la velocidad de un electrón se pierde precisión en la medición de su ubicación.

5

______ La luz del sol es un tipo de radiación electromagnética.

6

______ Un cuanto corresponde a la cantidad máxima de energía que se puede emitir o absorber.

7

______ Los electrones se organizan en niveles de energía de los cuales no pueden salir.

8

______ La naturaleza dual del electrón fue propuesta tomando como base el efecto fotoeléctrico.

II. Términos pareados: Relaciona los términos de la columna A con los de la columna B, escribiendo el número del término de la columna A en la línea que corresponde de la columna B:

A

B

1. Regla de Rydberg

_____ Energía cuantizada

2. Max Planck

_____ Radiación de cierta longitud de onda

3. Naturaleza dual del electrón

_____ Partícula de luz

4. Bohr

_____ Partícula y onda a la vez

5. Espectro de líneas

_____ E. Schrödinger

6. Fotón

_____ Modelo estacionario

7. Principio de incertidumbre

_____ A. Einstein

8. Efecto fotoeléctrico

_____ Cantidad de electrones por nivel



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SOLUCIONARIO I. ACTIVIDADES COMPLEMENTARIAS a) R: Porque gracias a su visión e ideas nuevas fue posible comenzar a pensar el átomo de manera diferente. Comentario: Se recomienda recalcar en que la ciencia es una construcción colectiva que se nutre de aciertos y errores de muchos hombres y mujeres. b) R: Que se puede comportar como partícula y como onda a la vez. c) R: Si bien es posible, no se puede tener precisión en ninguna si se intentan medir simultáneamente.

II. PROPUESTA EVALUACIÓN TIPO PSU 1

2

3

4

5

6

7

8

A

C

C

C

D

C

A

C

III. MATERIAL FOTOCOPIABLE I. V o F 1

V

2

F. Existieron al menos 3 previos.

3

V

4

V

5

V

6

F. Cantidad mínima de energía transferible.

7

F. Al ganar energía pueden subir a otro nivel.

8

V

II. Términos pareados (orden descendente de números de la columna B; debe sobrar uno) 2 5 6 3 (vacío) 4 8 1 7

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LECCIÓN 2

¿De qué se trata el modelo mecánico cuántico?

OBJETIVOS FUNDAMENTALES TRANSVERSALES

1. Interés por conocer la realidad y utilizar el conocimiento. 2. Comprender y valorar la perseverancia, el rigor y el cumplimiento, la flexibilidad y la originalidad.


1. Describir investigaciones científicas clásicas o contemporáneas relacionadas con los conocimientos del nivel. 2. Organizar e interpretar datos y formular explicaciones, apoyándose en las teorías y conceptos científicos en estudio. 3. Valorar el conocimiento del origen y el desarrollo histórico de conceptos y teorías, reconociendo su utilidad para comprender el quehacer científico y la construcción de conceptos nuevos más complejos. 4. Comprender la importancia de las teorías e hipótesis en la investigación científica y distinguir entre unas y otras. 5. Procesar datos con herramientas conceptuales y tecnológicas apropiadas y elaborar interpretaciones de datos en términos de las teorías y conceptos científicos del nivel. 6. Comprender el comportamiento de los electrones en el átomo sobre la base de principios (nociones) del modelo mecano-cuántico.


1. Caracterizar el comportamiento de los electrones en el átomo en base a principios (nociones) del modelo mecano-cuántico. 2. Describir investigaciones científicas clásicas o contemporáneas relacionadas con el modelo mecano-cuántico. 3. Distinguir la organización de los electrones en cada uno de los niveles de energía de diversos átomos. 4. Describir investigaciones científicas clásicas o contemporáneas relacionadas con la constitución de la tabla periódica.


5. Descripción básica de la cuantización de la energía, organización y comportamiento de los electrones del átomo, utilizando los cuatro números cuánticos (principal, secundario, magnético y espín).


1. Identificación de problemas, hipótesis, procedimientos experimentales, inferencias y conclusiones, en investigaciones científicas clásicas o contemporáneas, por ejemplo, en el estudio de las líneas espectrales para la identificación de diferentes elementos. Caracterización de la importancia de estas investigaciones en relación a su contexto. 2. Procesamiento e interpretación de datos, y formulación de explicaciones, apoyándose en los conceptos y modelos teóricos del nivel, por ejemplo, el estudio de las propiedades periódicas de los elementos. 3. Análisis del desarrollo de alguna teoría o concepto relacionado con los temas del nivel, por ejemplo, la configuración electrónica, con énfasis en la construcción de teorías y conceptos complejos. 4. Distinción entre ley, teoría e hipótesis y caracterización de su importancia en el desarrollo del conocimiento científico.



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PRERREQUISITOS En la siguiente lección, los prerrequisitos necesarios para comenzar son: • Espectros de emisión • Cuantización de la energía • Niveles de energía • Naturaleza dual del electrón • Principio de incertidumbre • Ecuación de Schrödinger

Dichos prerrequisitos se manifiestan en los siguientes conceptos claves: • Modelo mecano-cuántico • Números cuánticos • Número cuántico principal (n) • Número cuántico secundario azimutal (ℓ) • Número cuántico magnético (mℓ) • Espín electrónico • Número cuántico magnético de espín (ms)

Es importante en este punto que el docente de ejemplos y pueda dar aplicaciones tanto en situaciones cotidianas como experimentales simples de aquellas ideas que harán que los alumnos entiendan más fácilmente, por ejemplo recordar el raciocinio de Demócrito que lo llevó a pensar en los átomos. Si dentro de la evaluación inicial, los alumnos muestran poco desarrollo en los prerrequisitos, se sugiere al docente repasar por separado, cada prerrequisito de acuerdo a la necesidad que imponga la lección. También se pueden hacer resúmenes o sugerir lecturas complementarias.

ORIENTACIONES METODOLÓGICAS Actividad inicial (Página 36 y 37) Se trata de una actividad de conocimiento y comprensión, en la cual el reconocimiento de determinados conceptos debe ser puesto en orden dentro de un crucigrama. Además, los crucigramas son desafíos simples que motivan a los estudiantes. Las habilidades a trabajar son la comprensión, análisis, contrastación. Comparte lo que sabes (Página 38) Se trata de una actividad de conocimiento y comprensión. Los estudiantes presentaran muchas ideas previas frente a los conceptos de teoría cuántica, orbitales, electrones; ideas que deben ser consideradas por el docente para luego poder construir nuevos conocimientos, basados en la investigación o citas bibliográficas. Actividad 4 (Página 39) Se trata de una actividad de aplicación. El objetivo es aplicar en la construcción de una maqueta los conceptos que se saben del modelo mecánico cuántico. El docente tendrá la oportunidad de colaborar con los distintos grupos, entregando la información fidedigna o filtrando la que tengan los estudiantes. La habilidad a trabajar es la comunicación. Actividad 5 (Página 40) Se trata de una actividad de aplicación. El objetivo es que los estudiantes tengan un acercamiento a una investigación real, en este caso el choque de partículas. En la realidad este experimento se llevó a cabo y entregó resultados sorprendentes, que cambiaron la forma de ver la naturaleza tanto física como química de los materiales. La habilidad a trabajar es el contraste de ideas y conceptos con resultados experimentales. Actividad 6 (Página 45) Se trata de una actividad de comprensión. Tiene como objetivo relacionar conceptos que definen las propiedades de un átomo. El trabajo es colaborativo y el docente puede guiar la aparición de roles dentro de grupos que trabajan siempre juntos. La habilidad a trabajar es el uso de modelos para entender la realidad.

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Actividad 7 (Página 46) Se trata de una actividad de aplicación. Tiene como objetivo que los estudiantes determinen la cantidad de subcapas de orbitales. De esta manera se trabaja la habilidad de relacionar y evaluar resultados. Actividad 8 (Página 49) Se trata de una actividad de evaluación. Se busca que el estudiante sea capaz de reflexionar sobre el alcance de las investigaciones científicas que partieron como un intento de comprender mejor el mundo y sus propiedades. La habilidad a trabajar es el uso de información y contraste. Desafío (Página 40) Se trata de una actividad de análisis y comprensión. Los estudiantes pueden tomar contacto con aspectos generales de las principales teorizaciones con respecto a la estructura del átomo. Se trabaja la habilidad de relacionar, tanto conocimientos previos, como adquiridos en la lección para llegar a una conclusión. Desafío (Página 47) Se trata de una actividad de investigación. Los estudiantes pueden tomar contacto con aspectos generales de las investigaciones que permitieron entender una importante propiedad de los electrones, un descubrimiento casi accidental. Para pensar (Página 46) Se trata de una actividad de evaluación y síntesis. El estudiante debe relacionar la “forma” de un orbital con el número cuántico principal. Habilidad a trabajar relacionar y contrastar hipótesis. Para pensar (página 49) Se trata de una actividad de comprensión, que busca que el estudiante sea capaz de ver la utilidad que ha tenido el estudio de las propiedades de los electrones con el desarrollo de nuevas tecnologías, las cuales han llegado a uso común y diario. La habilidad a trabajar es observación, de principios teóricos en nuestra vida cotidianana. Averígualo (Página 42) Se trata de una actividad de investigación. Tiene como objetivo que los estudiantes entren en contacto con el desarrollo de las teorías y conceptos esenciales para seguir adquiriendo los aprendizajes esperados. La habilidad a trabajar es la recolección y contrastación de información. Practice your english (Página 48) El objetivo de esta actividad es que el estudiante tome contacto con el mundo de la investigación científica, donde los comentarios de todos tienen validez y hay un clima de respeto y compañerismo. Tomando ese ejemplo el docente puede estimular en sus estudiantes que se viva así en la sala de clases. Para practicar más (página 51) tiene como objetivo proponer a los estudiantes actividades complementarias para avanzar en sus aprendizajes.

LECTURAS PARA PROFUNDIZAR “¡Es un clásico!” (Página 50) La lectura quiere que los estudiantes se den cuenta que muchos experimentos respondían a la curiosidad de los científicos, que los llevaba a comprobar predicciones. En el caso del efecto túnel, se logró poner en el tapete la naturaleza del espín de los electrones.



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SUGERENCIAS METODOLÓGICAS Y ESTRATEGIAS DIFERENCIADAS El docente debe motivarlos con preguntas tipo: ¿Cómo podremos encontrará más aplicaciones a lo que hemos aprendido? Tendrán un espacio de investigar y aplicar ideas para solucionar los problemas de números cuánticos. Además, trataran de encontrar utilidad a esta lección para resolver problemas que el mismo docente puede plantear, tales como: ¿Qué pasaría si no existieran los números cuánticos? ¿Qué pasaría si los números cuánticos se comportaran de forma diferente? Se les puede estimular con preguntas del tipo: ¿Qué se debe aprender para solucionar un problema de números cuánticos? Se puede sacar un provecho a la lección desde la perspectiva del análisis de situaciones diferentes. ¿Por qué se deben tener presentes los números cuánticos? Los estudiantes NEE tendrán una oportunidad de aprender a un ritmo semejante que el de sus compañeros, como la lección está fundada en conocimientos recientes, los alumnos tienen los aprendizajes, han sido repasados y trabajados a un ritmo más lento. Por lo anterior, el docente debe acompañar el desarrollo de las actividades, la confección de resúmenes y la explicación guiada de soluciones y procedimientos.

ACTIVIDADES COMPLEMENTARIAS Desarrollo: Que los estudiantes respondan por escrito las siguientes preguntas, de forma individual, y luego explicarlas al curso, con aportes de los(as) estudiantes: a) ¿Está permitido el valor -1 para el número cuántico principal? Fundamenta tu respuesta. b) ¿Qué información entrega el número cuántico secundario y qué valores toma? c) ¿Órbita y orbital son el mismo concepto? Fundamenta tu respuesta.

INFORMACIÓN COMPLEMENTARIA La comprensión del modelo mecano-cuántico del átomo y los números cuánticos son el punto de partida para la configuración electrónica. Por esto, para apoyar estos aprendizajes recomendamos visitar: • Tutorial sobre los números cuánticos que puede ser compartido y/o trabajado con los estudiantes: http://www.cobach-elr.com/academias/quimicas/Quimica1/Numeroscuanticos.swf • Breve tutorial sobre números cuánticos acompañado de una animación que permite generar online recreaciones de orbitales atómicos: http://www.gobiernodecanarias.org/educacion/3/usrn/lentiscal/1-cdquimica-tic/ applets/numeroscuanticosyorbitales-1/teoria-numeroscuanticos12.htm

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LECTURA EL ÁTOMO MECANO-CUÁNTICO Ecuación de Schrödinger y orbitales atómicos La incertidumbre introducida por Heisenberg, hace que se busque un modelo matemático que determine la probabilidad de encontrar al electrón en una zona determinada del átomo. El tratamiento matemático considerando su condición ondulatoria lo hace en 1926, Schrödinger (1887-1961) que convierte la ecuación de una onda, en la ecuación general de ondas para el electrón:

(d2ψ/dr2) + 8π2m (E–V) ψ/h2 = 0 La solución matemática de la ecuación de ondas de Schrödinger para el átomo de hidrógeno, sustituyendo los parámetros E y V para la energía en el campo eléctrico del átomo solo alcanzaba valores válidos, cuando se la hacía dependiente de unos números enteros, coincidentes con los números cuánticos de la teoría de Bohr-Sommerfeld, n, l y m. Las soluciones se conocieron inicialmente con el nombre de orbitales atómicos, pero solo tenían significado matemático. Bohr (1881-1970) les dio significado físico, al asociar a sus valores radiales la probabilidad de encontrar al electrón a una distancia r del núcleo como referencial, fue necesario multiplicarlo por sí mismo, a fin de anular los valores negativos (no existe probabilidad negativa). Esta consideración apoyada por Bohr, se divulgó como “interpretación de Copenhague”. Sin embargo, actualmente se suele dibujar como orbital atómico la línea de contorno de la densidad de probabilidad acumulativa aproximadamente del 90% que para el del hidrógeno, delimita una esfera de radio 140,8 pm, que es 2,66 veces el radio de Bohr (si se dibujara como orbital atómico la superficie límite que encerrara el 99% de probabilidad, su radio sería de 220 pm).

DIFERENCIA ENTRE ÓRBITA Y ORBITAL La órbita indica el camino recorrido por electrón, por ejemplo la del H de Bohr una circunferencia de radio 52,9 pm, mientras que el orbital es la solución de la ecuación de onda para las condiciones cuánticas del electrón y lo que suele dibujarse, es la superficie de contorno que encierra una probabilidad de encontrar al electrón del 90%, que para el H, en su estado fundamental es una esfera de r = 141 pm. Tomado y adaptado de: http://www.heurema.com/ApuntesFQ/AQuimica/Atomo/ Atomomecanocu%E1ntico1.pdf

EJEMPLO DE LA VIDA COTIDIANA El concepto de orbital se puede ejemplificar con el hecho de buscar a un estudiante en el patio del liceo o encontrar una sola abeja rondando su panal. En ambos ejemplos el lugar representa el orbital y la persona o abeja al electrón que se puede encontrar en grados de probabilidad. Además, se puede considerar como una imagen del orbital el recorrido que hace una persona dentro de un día en un lugar determinado, como por ejemplo la sala de clases.



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PROPUESTA EVALUACIÓN TIPO PSU 1 Sobre el modelo mecanocuántico del átomo es

FALSO decir que: A) La nube electrónica rodea el núcleo. B) Los electrones forman una nube de carga negativa. C) El núcleo contiene protones y neutrones. D) Los electrones giran en zonas de probabilidad. E) La densidad de la nube electrónica es igual en todas partes.

2 El número cuántico principal indica: I. La forma del orbital atómico. II. La orientación espacial de un orbital atómico. III. La distancia que existe entre el núcleo y un orbital atómico. A) Solo I B) Solo II C) Solo III D) I y II E) I, II y III 3 El número cuántico magnético de espín entrega

información sobre: A) Un orbital atómico. B) Un átomo en específico. C) Un electrón en específico. D) Un núcleo en específico. E) Ninguna de las anteriores.

I. Toma valores dependiendo de ℓ. II. Indica la cantidad de subcapas presentes en un nivel. III. Indica la forma de un orbital atómico. A) Solo I B) Solo II C) Solo III D) I y III E) I, II y III


riza a un orbital que: A) Tiene una sola forma de orientarse en el espacio. B) Tiene un solo electrón. C) Está en el primer nivel de energía. D) Tiene una forma esférica. E) Tiene un forma de lóbulo o pétalo.

6 Sobre el tercer nivel de energía es correcto decir

que: A) Es el segundo nivel después del núcleo. B) Tiene 3 orbitales. C) Contiene orbitales f. D) Tiene 3 subniveles. E) Puede tener un máximo de 16 electrones.

7 Sobre el segundo nivel de energía en un átomo

es FALSO decir que: A) Tiene 2 subniveles. B) Tiene 4 orbitales. C) Puede aceptar un máximo de 8 electrones. D) Se encuentra ubicado más cerca del núcleo que el nivel 3. E) Ninguna de las anteriores.

8 Al comparar un orbital 1s con uno 3s es correcto

4 El número cuántico magnético:

32 Química I medio

5 Dentro de los números cuánticos, ℓ = 1 caracte-

decir que el primero: A) Puede contener menos electrones que el segundo. B) Es más grande que el segundo. C) Tiene la misma forma que el segundo. D) Está más lejos del núcleo que el segundo. E) Ninguna de las anteriores.




Curso: I.


______ El modelo mecano-cuántico es un modelo matemático basado en probabilidades.

2

______ Los números cuánticos se crearon a partir del principio de incertidumbre.

3

______ ℓ = 0 representa a un orbital con forma de lóbulo.

4

______ “Órbita” y “orbital” son un mismo concepto.

5

______ Los tres primeros números cuánticos se usan para describir orbitales atómicos.

6

______ El cuarto número cuántico describe a un electrón individual.

7

______ El número cuántico principal nos da una idea de la distancia entre el núcleo y el electrón.

8

______ El segundo nivel de energía tiene 4 orbitales atómicos.


A 1. Orbital atómico 2. Nube electrónica 3. n 4. Espín electrónico 5. Número cuántico azimutal 6. Subnivel 7. Número cuántico magnético 8. ms

B _____ Subcapa _____ S. Goudsmit y G. Uhlenbeck _____ +1/2 o –1/2 _____ Forma de un orbital _____ Zona de probabilidad _____ Orientación espacial de un orbital _____ Número cuántico principal _____ Densidad variable _____ W. Pauli



6/12/13 13:22:03

SOLUCIONARIO I. ACTIVIDADES COMPLEMENTARIAS a) R: No, pues implicaría la existencia de distancias negativas. b) R: Informa sobre la forma del orbital. Toma todos los valores entre 0 y n-1. c) R: No. Órbita se asocia al modelo estacionario (trayectoria definida), mientras que orbital es propio del modelo mecano-cuántico y corresponde a una zona de probabilidad de encontrar un electrón.


2

3

4

5

6

7

8

E

C

C

A

E

D

E

C


V

2

F. A partir de la ecuación de Schrödinger.

3

F. De forma esférica.

4

F. “Órbita” es una trayectoria definida y “Orbital” es la zona de mayor probabilidad de encontrar un electrón.

5

V

6

V

7

V

8

8. V

II. Términos pareados (orden descendente de números de la columna B; debe sobrar uno) 6 4 8 5 1 7 3 2 (vacío)

34 Química I medio




LECCIÓN 3

Configuración eléctrica, el orden dentro del caos

OBJETIVOS FUNDAMENTALES TRANSVERSALES

1. Interés por conocer la realidad y utilizar el conocimiento 2. Comprender y valorar la perseverancia, el rigor y el cumplimiento, la flexibilidad y la originalidad. 3. Utilizar aplicaciones para interpretar, analizar y modelar información y situaciones para comprender y/o resolver problemas. 4. Proteger el entorno natural y sus recursos como contexto del desarrollo humano.


4. Comprender la importancia de las teorías e hipótesis en la investigación científica y distinguir entre unas y otras. 5. Procesar datos con herramientas conceptuales y tecnológicas apropiadas y elaborar interpretaciones de datos en términos de las teorías y conceptos científicos del nivel. 6. Comprender el comportamiento de los electrones en el átomo sobre la base de principios (nociones) del modelo mecano-cuántico.


1. Caracterizar el comportamiento de los electrones en el átomo en base a principios (nociones) del modelo mecano-cuántico. 3. Distinguir la organización de los electrones en cada uno de los niveles de energía de diversos átomos.


6. Descripción de la configuración electrónica de diversos átomos para explicar sus diferentes ubicaciones en la tabla periódica, su radio atómico, su energía de ionización, su electroafinidad y su electronegatividad.


2. Procesamiento e interpretación de datos, y formulación de explicaciones, apoyándose en los conceptos y modelos teóricos del nivel, por ejemplo, el estudio de las propiedades periódicas de los elementos. 3. Análisis del desarrollo de alguna teoría o concepto relacionado con los temas del nivel, por ejemplo, la configuración electrónica, con énfasis en la construcción de teorías y conceptos complejos.

PRERREQUISITOS En la siguiente lección, los prerrequisitos necesarios para comenzar son: • Números cuánticos • Número cuántico principal (n) • Número cuántico secundario o azimutal (ℓ) • Número cuántico magnético (mℓ) • Espín electrónico • Número cuántico magnético de espín (ms)

Dichos prerrequisitos se manifiestan en los siguientes conceptos claves: • Modelo mecano–cuántico • Configuración electrónica • Principio de exclusión de Pauli • Principio de máxima multiplicidad de Hund • Principio de mínima energía • Electrón diferencial • Números cuánticos



6/12/13 13:22:06

ORIENTACIONES METODOLÓGICAS Actividad inicial (Página 52 y 53) El estudiante debe completar unas oraciones con conceptos que deben ser usadas en la sopa de letras. Comparte lo que sabes (Página 53) Los alumnos con las ideas que tienen de la lección anterior, se enfrentan al desafío de contestar tres preguntas. Actividad 10 (Página 57) Se trata de una actividad de aplicación. Los estudiantes deben clasificar, observando orbitales, los elementos que son sugeridos. Es muy importante que el docente guie esta actividad, que es abstracta para los estudiantes. Actividad 11 (Página 57) Es una actividad de análisis y aplicación de los conocimientos adquiridos. Actividad 12 (Página 59) Se trata de una actividad de aplicación. Los estudiantes tienden a confundirse con las fórmulas para calcular electrones, una manera de superar este error frecuente es pedirles a los alumnos que comparen resultados y predigan los mismos. Aquí se quiere que los estudiantes comparen dos predictores, uno basado en diagramas y otro en una fórmula matemática. Se trabaja la habilidad de comprensión. Actividad 13 (Página 59) Se trata de una actividad de aplicación. Se busca que los estudiantes comparen dos resultados obtenidos y a partir de ellos referirse al electrón diferencial, se debe tener cuidado con errores de cálculo. Se trabaja la habilidad de contrastación e inferencia. Actividad 14 (Página 61) Se trata de una actividad de aplicación. Tiene como objetivo que los estudiantes escriban la configuración electrónica de un elemento dado. Se trabaja la habilidad de inferir. Actividades 15 y 16 (Páginas 63 y 64) Se trata de actividades de aplicación. Se busca que el estudiante sea capaz de escribir la configuración electrónica del átomo solicitado. Los errores frecuentes son de cálculo de los números cuánticos y el uso de la tabla de llenado de orbitales. Actividad 17 (Página 67) Se trata de una actividad de aplicación. Se busca que el estudiante sea capaz de escribir la formula abreviada de la configuración tomando la configuración del elemento noble antecesor. Los errores frecuentes de los estudiantes es elegir el primer átomo con configuración estable y no el átomo más cercano al elemento del problema. Actividad 18 (Página 71) Se trata de una actividad de análisis. Se busca que el estudiante sea capaz de analizar una situación y resolverla con sus conocimientos y el aporte de otros compañeros.

36 Química I medio




Desafío (Página 57) Se trata de una actividad de comprensión. Se propone un problema a partir de datos entregados en una tabla. Los errores frecuentes son de tipo práctico, el estudiante ve mal los datos de la tabla. Se trabaja la habilidad de la inferir, comprender, comunicar. Desafío (Página 60) Se trata de una actividad de análisis. Que tiene como objetivo que los estudiantes infieran un nuevo método de ordenar electrones en un nuevo diagrama. Se debe tener cuidado con mantener la concordancia con los datos experimentales expuestos en los contenidos. Se trabaja la habilidad de inferir y contrastar. Desafío (Página 65) Se trata de una actividad de investigación. Se propone un problema de excepciones, que causan muchos errores en los estudiantes, las excepciones deben ser bien clarificadas y trabajadas, para que el estudiante no incurra en un error y evite resolver las cosas solo memorizando principios. Desafío (Página 69) Se trata de una actividad de comprensión y análisis. Se propone un problema a partir de datos entregados. Los errores frecuentes son de tipo práctico, el estudiante no sabe las excepciones al principio de mínima energía .Se trabaja la habilidad de la inferir, comprender, comunicar. Desafío (Página 69) Se trata de una actividad de comprensión, análisis y aplicación. Desafío (Página 71) Se trata de una actividad de comprensión y análisis. Se trabaja la habilidad de la inferir, comprender, comunicar. Practice your english (Página 55) Un juego de palabras que intenta expicar el principio de exclusión de Pauli con un poco de humor. Guía de Ejercicios (página 71) Se busca que los estudiantes sigan practicando el modo de resolver los ejercicios de configuración y obtengan visiones de las propiedades del átomo. Se sugiere que el docente no de esta actividad como una tarea para el hogar, sino que acompañe a sus estudiantes en su resolución. Para practicar más (página 72) tiene como objetivo proponer a los estudiantes actividades complementarias para avanzar en sus aprendizajes.

SÍNTESIS DE LA UNIDAD Se propone a los estudiantes repasar los principales conceptos y contenidos de la unidad en la resolución de un crucigrama.



6/12/13 13:22:07

EVALUACIÓN FINAL DE LA UNIDAD Se entrega una serie de ejercicios en formato PSU, para que el docente pueda medir los aprendizajes de toda la unidad y tomar medidas en caso que los resultados sean bajos. Además, se sugiere que el docente transforme estos resultados en proyecciones de los resultados de la prueba PSU, con una fórmula adecuada. Se puede ocupar el siguiente ejemplo: En primer lugar, hay que considerar 150 como puntaje mínimo y 850 como el máximo. Para ello, entonces, deberías trabajar con una fórmula como la siguiente: (buenas - malas/4) * factor + 150. El cálculo de toda la sección anterior a la suma, debería resultar 700 cada vez que se tengan todas las respuestas correctas. El factor se obtiene al dividir 700 por el número de preguntas que tenga el ensayo. Además, se proponen actividades de desarrollo que tienen como objetivo que el estudiante aplique lo aprendido a situaciones nuevas y pueda comunicar, redactar, resumir y reordenar sus ideas.

SUGERENCIAS METODOLÓGICAS Y ESTRATEGIAS DIFERENCIADAS El docente debe motivarlos con preguntas tipo: ¿Cómo se comportan los protones y neutrones cuando cambian los electrones? ¿Qué pasaría si no hubiera electrones? ¿Qué se debe saber de los electrones para entender la electricidad? ¿Qué aspectos de los electrones se aplican en un reproductor de música mp3? ¿Qué otros usos puede dársele a los electrones? El docente puede solicitarles a ellos que investiguen el efecto fotoeléctrico de Einstein y que se los presenten a sus compañeros. Otras preguntas para guiar serían: ¿Por qué los electrones ocupan lugares fijos en el átomo? ¿Por qué los electrones pueden abandonar un átomo? ¿Por qué los electrones se pueden manipular en un microscopio electrónico?

ACTIVIDADES COMPLEMENTARIAS Desarrollo: Que los estudiantes lean el siguiente párrafo y luego respondan las preguntas que se les plantean: Lectura breve: “El sodio (Na, Z = 11) es un metal alcalino que tiene propiedades explosivas al entrar en contacto con agua; sin embargo, el Na+ es una especie inofensiva, que se encuentra presente por ejemplo en la sal de mesa que comemos todos los días en nuestros alimentos. A su vez, el Cloruro de Potasio (KCl), la sal que consumen las personas hipertensas, posee un átomo de potasio en estado K+, el cual proviene del potasio (K, Z = 19), que también es explosivo en contacto con el agua, pero más potente que el Na”. A partir del párrafo anterior, los estudiantes: a) Explican los cambios en la estructura interna del Na y el K, que permiten que estos se transformen en especies inofensivas. b) Señalan la configuración electrónica de los iones formados a partir de Na y K. c) Indican los cuatro números cuánticos del electrón diferencial de cada una de las especies mencionadas en el párrafo, tanto en su estado fundamental como iónico. 38 Química I medio




INFORMACIÓN COMPLEMENTARIA A continuación, se presenta una sección del artículo “Fisuras en la tabla periódica” (por Eric R. Scerri) aparecido en la Revista Investigación y ciencia (agosto 2013):

ELECTRONES RELATIVISTAS Conforme pasamos de números atómicos más bajos a valores más altos, la carga del núcleo crece por los protones adicionales. Al aumentar la carga nuclear, lo hace también la velocidad de los electrones en los orbitales internos, hasta el punto de que la teoría especial de la relatividad empieza a cumplir una función mayor a la hora de explicar su comportamiento. Ello provoca una contracción en el tamaño de los orbitales interiores y los hace más estables. Esta compactación se “contagia” a los orbitales s y p, que también se constriñen, incluidos los orbitales de valencia (…). Todos esos fenómenos se agrupan bajo el nombre de efecto relativista directo, que, en términos generales, aumenta con la carga del núcleo de cada átomo. No obstante, algunos fenómenos en competencia con éste hacen que las cosas sean más complejas. Mientras el efecto relativista directo estabiliza ciertos orbitales, el efecto relativista “indirecto” desestabiliza los orbitales d y f. Se trata de un tipo de apantallamiento electrostático ejercido por los electrones s y p, cuyas cargas negativas neutralizan parcialmente la atracción de la carga positiva del núcleo medida desde puntos más distantes (…). Algunos efectos relativistas de los elementos se observan en la vida diaria. El oro les debe su color, que lo distingue de los elementos incoloros que lo rodean en el bloque d de la tabla periódica –como la plata, que se halla justo encima. Un átomo de un metal del bloque d sufre una transición cuando recibe un fotón de la longitud de onda adecuada. Al absorber dicho fotón, la energía de éste hace saltar un electrón de un orbital d al orbital s justo encima de él. En la plata, la brecha energética de los orbitales es bastante grande, de manera que para desencadenar la transición se necesita un fotón de la región ultravioleta del espectro; los fotones de luz visible, en cambio, al ser menos energéticos que los UV, simplemente rebotan. A ello se debe que, ante nuestros ojos, el material parezca un espejo casi perfecto. En el oro, la contracción relativista reduce la energía de los orbitales s al mismo tiempo que aumenta la de los orbitales d, de modo que se estrecha la brecha que los separa. En tal situación la transición requiere menos energía, exactamente la que posee un fotón de la zona azul del espectro. Sin embargo, los fotones de todos los demás colores rebotan, por lo que observamos luz blanca sin su componente azul: el característico amarillo dorado.

LECTURA COMPLEMENTARIA LOS METALES DE TRANSICIÓN Casi todos los metales se parecen pues comparten características que los identifican: el lustre metálico, la conductividad eléctrica y térmica, la maleabilidad; es decir, formar hojas delgadas, también forman alambres por lo que son dúctiles. Son sólidos a temperatura ambiente a excepción del mercurio, y solo dos que funden a una temperatura ligeramente superior, el cesio y galio, los demás a temperaturas muy elevadas con carácter periódico ya que a través de los periodos cuarto, quinto y sexto aumenta conforme el número atómico incrementa.



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Durante las reacciones químicas pierden electrones convirtiéndose en cationes, y para el caso de los alcalinos la carga será +1, para los alcalinos térreos de +2, pero para los metales de transición no hay un patrón tan simple. Muchos tienen cargas de +2, pero también los hay de +1 y +3. Esta es una de las características de los metales de transición, su capacidad de existir con más de un estado de oxidación. Para los metales de transición la pérdida de electrones para alcanzar la configuración del gas noble cercano no es factible, pues perderían muchos electrones, como en los átomos de los bloques s y p, llamados elementos representativos. Así que al formar iones, pierden los primeros electrones s de la capa de valencia y después tantos d como se requieran para formar un ión de una carga en particular. No hay reglas sencillas que predigan la carga de iones de los metales de transición. Los metales que han sido usados para la formación de complejos son el manganeso que se encuentra en la familia 7B, el zinc y cadmio en la familia 2B, y el plomo que aunque no forma parte de los metales de transición pero sigue siendo un metal dentro de la familia 4ª. Tomado y adaptado de: catarina.udlap.mx/u_dl_a/tales/documentos/lqf/...h.../capitulo3.pdf

EJEMPLOS DE LA VIDA COTIDIANA Para ejemplificar la idea de formación de iones se puede usar la analogía de la felicidad. Todas las personas, para ser felices, hacen sacrificios: a veces deben aceptar cosas y otras veces deben ceder cosas. Así pasa con los iones, aceptan electrones o los ceden a otros átomos. En cuanto a la configuración electrónica, se puede usar la analogía del transporte público. Los pasajeros que esperan transporte son como electrones que esperan llenar niveles de energía. Los pasajeros pueden ir llenando colectivos (4 pasajeros), camionetas (8 pasajeros), microbuses (30 pasajeros) y buses (46 pasajeros). También puede servir el llenado de una sala de clases de 45 estudiantes sentados en puestos dobles. El estudiante que se queda solo puede ayudar a ejemplificar las características de un electrón desapareado.

40 Química I medio




PROPUESTA EVALUACIÓN TIPO PSU 1 El principio que indica cómo se deben organizar

5 El número de electrones que existen hasta el

2 Sobre una especie paramagnética es correcto de-

6 La configuración electrónica del cromo (Cr,

los electrones en orbitales degenerados se conoce como: A) Principio de buena construcción. B) Principio de máxima multiplicidad. C) Principio de exclusión. D) Principio de incertidumbre. E) Ninguna de los anteriores.

cir que: I. Tiene todos sus electrones apareados. II. Es repelida por imanes. III. Es atraída por imanes. A) Solo I B) Solo II C) Solo III D) I y II E) I y III

electrón con números cuánticos (3, 1, 0, + 1/2) es: A) 8 electrones B) 12 electrones C) 14 electrones D) 16 electrones E) 25 electrones

Z=24) es: A) 1s22s22p63s23p63d6 B) 1s22s22p63s23p64s23d4 C) 1s22s22p63s23p64s23d5 D) 1s22s22p63s23p64s13d10 E) 1s22s22p63s23p64s13d5

7 A partir del principio de exclusión de Pauli se

muy útil para la configuración electrónica pues facilita la aplicación de: A) La naturaleza dual del electrón. B) El principio de exclusión. C) La ecuación de Schrödinger. D) El principio de incertidumbre. E) El principio de buena construcción.

desprende la idea que: A) Los orbitales se llenan de menor a mayor energía. B) Un orbital puede aceptar un máximo de 2 electrones. C) El primer electrón que ingresa en un orbital lo hace con ms +1/2. D) En orbitales degenerados, el segundo electrón que ingresa lo hace con el mismo ms que el primer electrón. E) Ninguna de las anteriores.

4 El elemento X de Z = 12 presenta la configura-

8 El calcio (Ca, Z=20) es un constituyente fun-

3 El diagrama de diagonales es una herramienta

ción 1s2 2s2 2p6 3s2; sus gases nobles más cercanos tienen las configuraciones 1s2 2s2 2p6 y 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6. Según la información entregada, el átomo X tenderá a formar el ion: A) X –2 B) X +2 C) X –6 D) X +6 E) X +10

damental de nuestros huesos. Está formado por átomos que tienen 2 electrones con una alta probabilidad de ubicarse ambos en 4s. Si ambos electrones están en 4s, ¿cuál o cuáles números cuánticos tienen estos en común? A) Ninguno B) Solo el ms C) El n y el ℓ D) El n, el ℓ y el mℓ E) Todos



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MATERIAL FOTOCOPIABLE Nombre: Curso: I.

Fecha:


______ El principio de exclusión señala el orden en que se deben llenar los niveles de energía.

2

______ El diagrama de diagonales facilita la aplicación del principio de mínima energía.

3

______ Dentro de un átomo podemos encontrar varios electrones con los mismos 4 números cuánticos.

4

______ La configuración electrónica de un elemento se puede abreviar utilizando gases nobles.

5

______ Una especie paramagnética es repelida por los imanes.

6

______ Un elemento de configuración [Ne] 3s1 tiene tendencia a formar iones de carga +1.

7

______ El cromo (Cr, Z = 24) y el cobre (Cu, Z = 29) no respetan el principio de buena construcción.

8

______ En orbitales degenerados, los electrones ingresarán primero con espines paralelos hasta semi completar el subnivel.


A

B _____ Electrón diferencial

1. Principio de exclusión

_____ W. Pauli

2. Configuración electrónica

_____ Carga positiva

3. Aufbau

_____ Niveles de energía completos

4. Espines desapareados

_____ Regla de Hund

5. Catión

_____ Principio de mínima energía

6. Principio de máxima multiplicidad

_____ Carga negativa

7. Anión

_____ Organización de los electrones

8. Gases nobles

_____ Paramagnetismo

42 Química I medio




SOLUCIONARIO I. ACTIVIDADES COMPLEMENTARIAS a) R: Al perder un electrón y transformarse en cationes, adoptan la configuración electrónica del gas noble más cercano y se vuelven estables (no reactivos). b) R: Na+ : 1s2 2s2 2p6 = [Ne]

;

K+ : 1s2 2s2 2p6 3s2 p6 = [Ar]

c) R: Na: (3, 0, 0, +1/2) ; Na+ : (2, 1, 1, -1/2) ; K: (4, 0, 0, +1/2) ; K+ : (3, 1, 1, -1/2)


2

3

4

5

6

7

8

B

C

E

B

C

E

B

D


F. Eso lo señala el principio de buena construcción (o de mínima energía o Aufbau).

2

V

3

F. No pueden existir dos electrones con los 4 números cuánticos iguales (Pauli).

4

V

5

F. Es atraída por imanes.

6

V

7

V

8

V

II. Términos pareados (orden descendente de números de la columna B; debe sobrar uno) (vacío) 1 5 8 6 3 7 2

4



6/12/13 13:22:14

ID UN

AD

2

LOS ELEMENTOS Y LA TABLA PERIÓDICA Presentación de la Unidad En esta unidad los estudiantes trabajaran el desarrollo del eje estructura de la materia junto con las habilidades de pensamiento científico centradas en la comprensión de los criterios usados para ordenar los elementos en la tabla periódica y las consecuencias para la comprensión de las propiedades y particularidades de los mismos.

PROPUESTA DE PLANIFICACIÓN DE LA UNIDAD

1. Identifican procedimientos y conclusiones de la investigación de Döbereiner para explicar la agrupación de elementos por analogía en sus propiedades. 2. Distinguen procedimientos y conclusiones de la investigación de Newland para explicar propiedades similares de los átomos. 3. Describen los aportes de las investigaciones de Mendeleiev al sistema periódico actual.

-

Piénsalo y compártelo (Pág. 77) Actividad inicial (Pág. 78) Comparte lo que sabes (Pág. 79) Actividad 1 (Pág. 81) Actividad 2 (Pág. 86) Actividad 3 (Pág. 89) Actividad 4 (Pág. 96) Desafío (Pág. 88) Desafío (Pág. 89) Desafío (Pág. 91) Para pensar (Pág. 87) Averígualo (Pág. 79, 81, 86) Practice your english (Pág. 89) Laboratorio (Pág. 94)


6 horas

1. Los elementos y esa costumbre de ordenar

Conocer y aplicar las clasificaciones de los elementos químicos, relacionando su configuración electrónica con su ubicación en la tabla periódica actual. Todo lo anterior, reconociendo que el sistema periódico actual es producto de la evolución de numerosos intentos por organizar los elementos químicos. Conocer y comprender las propiedades periódicas de los elementos, para aplicarlas y explicar y/o predecir los comportamientos químicos de los elementos químicos.

1. Explican la clasificación de los elementos químicos en grupos y períodos, según su configuración electrónica. 2. Describen los elementos químicos como elementos representativos, de transición y de transición interna, en función de su distribución electrónica (según el orbital del electrón diferencial). 3. Identifican el número atómico como el factor que ordena los elementos en el sistema periódico.

-

Actividad inicial (Pág. 98) Comparte lo que sabes (Pág. 99) Actividad 5 (Pág. 101) Actividad 6 (Pág. 103) Actividad 7 (Pág. 104) Actividad 8 (Pág. 107) Actividad 9 (Pág. 107) Actividad 10 (Pág. 109) Desafío (Pág. 108) Desafío (Pág. 108) Para pensar (Pág. 105) Para pensar (Pág. 109) Para pensar (Pág. 110) Averígualo (Pág. 99)


6 horas

2. Propiedades periódicas de los elementos


44 Química I medio





LECCIÓN

TIEMPO


UNIDAD 2: Los elementos y la tabla periódica

LECCIÓN





4. Exponen las propiedades periódicas de los elementos en base a sus propiedades electrónicas (distribución electrónica, efecto de pantalla y carga efectiva) y deducen su variación en la tabla periódica. 5. Organizan datos de densidad, electronegatividad, potencial de ionización, masa atómica, radio atómico y volumen atómico en gráficas relacionadas con su número atómico. 6. Formulan explicaciones y conclusiones relacionadas con la variación de una propiedad periódica, a través del ordenamiento de estas en la Tabla Periódica, por ejemplo, la electronegatividad de los elementos.


TIEMPO

6 horas

Los elementos y esa costumbre de ordenar 1. Interés por conocer la realidad y utilizar el conocimiento. 2. Comprender y valorar la perseverancia, el rigor y el cumplimiento, la flexibilidad y la originalidad.


1. Describir investigaciones científicas clásicas o contemporáneas relacionadas con los conocimientos del nivel. 2. Organizar e interpretar datos, y formular explicaciones, apoyándose en las teorías y conceptos científicos en estudio. 3. Valorar el conocimiento del origen y el desarrollo histórico de conceptos y teorías, reconociendo su utilidad para comprender el quehacer científico y la construcción de conceptos nuevos más complejos. 4. Comprender la importancia de las teorías e hipótesis en la investigación científica y distinguir entre unas y otras. 5. 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.


1. Describir investigaciones científicas clásicas o contemporáneas relacionadas con la constitución de la tabla periódica. 2. Relacionar la estructura electrónica de los átomos con su ordenamiento en la tabla periódica y sus propiedades físicas y químicas. 3. Organizar e interpretar datos, y formular explicaciones y conclusiones relacionadas con las propiedades periódicas de los elementos.




2. Procesamiento e interpretación de datos, y formulación de explicaciones, apoyándose en los conceptos y modelos teóricos del nivel, por ejemplo, el estudio de las propiedades periódicas de los elementos. Guía Didáctica del docente 45


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PRERREQUISITOS En la siguiente lección, los prerrequisitos necesarios para comenzar son: • Elementos y compuestos como sustancias puras con propiedades definidas. • Orbitales atómicos en los diferentes niveles energéticos alrededor del núcleo. • Construcción de la configuración electrónica de distintas sustancias, a partir del principio de exclusión de Pauli, el principio de mínima energía de Aufbau y la regla de Hund. • Electrones de valencia y sus números cuánticos. Dichos prerrequisitos se manifiestan en los siguientes conceptos claves: • Sistema periódico, grupos, períodos, elementos representativos, elementos de transición, elementos de transición interna, metales, no-metales, metaloides. • Gases nobles, electronegatividad, potencial de ionización, masa atómica, radio atómico, radio iónico, volumen atómico, electroafinidad, efecto pantalla y carga nuclear efectiva.

ORIENTACIONES METODOLÓGICAS Piénsalo y compártelo (Página 77) El objetivo de la actividad es que los estudiantes a partir de una experiencia cotidiana como es el conocimiento del cobre, puedan inferir propiedades de otros elementos. Se trabaja la habilidad de inferir, contrastar, comunicar. Actividad inicial (Página 78) El objetivo de la actividad es que el docente pueda evaluar los contenidos previos necesarios para continuar con el desarrollo de la unidad 2. De ser adversos los resultados, se sugiere poder comentar con los estudiantes las respuestas correctas y realizar repaso de conceptos. Comparte lo que sabes (Página 79) Se trata de una actividad de comprensión y análisis. El objetivo de la actividad es que los estudiantes puedan compartir inferencias de acuerdo a un análisis general de la tabla periódica. Se trabaja la habilidad de comunicación. Actividad 1 (Página 81) Se trata de una actividad de investigación. El objetivo principal de la actividad es que los estudiantes puedan referirse a los intentos de ordenar los elementos. Es un error frecuente que los estudiantes piensen que los elementos se ordenan de acuerdo a un criterio sintáctico y no físico-químico, por ejemplo, los estudiantes asumen que los elementos se ordenan en orden alfabético. Se trabaja la habilidad comprensión, análisis y comunicación. Actividad 2 (Página 86) Se trata de una actividad de comprensión y aplicación. El objetivo principal de la actividad es que los estudiantes relacionen la configuración electrónica con las propiedades periódicas y ubicaciones en la tabla periódica de los elementos. Se trabaja la habilidad de inferir, desarrollar, ejercitar y comunicar.

46 Química I medio




Actividad 3 (Página 89) Se trata de una actividad de investigación. El objetivo principal de la actividad es que los estudiantes reconozcan propiedades generales de los elementos químicos y sus posiciones en la tabla periódica. Se trabaja la habilidad de observación, síntesis y comunicación. Actividad 4 (Página 96) Se trata de una actividad de análisis y comprensión. El objetivo principal de la actividad es que los estudiantes predigan e infieran propiedades básicas del cobre que permiten su uso de variadas formas. Se trabaja la habilidad de recolección de información a partir de bibliografía complementaria. Desafío (Página 86) Se trata de una actividad de investigación. El objetivo de la actividad es que los estudiantes reflexionen en torno a los problemas que aún existen en cuanto la clasificación de los elementos químicos. Se trabaja la habilidad de análisis e inferencia. Desafío (Página 89) Se trata de una actividad de comprensión. El objetivo de la actividad es que los estudiantes puedan relacionar el potencial de un elemento químico en el desarrollo de un variado grupo de tecnologías. Se sugiere que el docente a partir de la actividad muestre otros ejemplos, como han sido con el cobre. Se trabaja la habilidad de inferir, comprender, observar. Desafío (Página 91) Se trata de una actividad de investigación. El objetivo de la actividad es que los estudiantes puedan tener conciencia de la aplicación que se da a los diferentes gases nobles y elementos de la tabla periódica. A partir de dicha investigación los estudiantes tienen la posibilidad de recordar los espectros de emisión. Se trabaja la habilidad de inferir, comprender, observar. Para pensar (página 110) Se trata de una actividad de análisis. El objetivo de la actividad es que los estudiantes relacionen la riqueza de un país con los recursos naturales que posee. Así como nuestro país vive del cobre, China vive de otro recurso. Se trabaja la habilidad de inferir, contrastar. Averígualo (Páginas 79, 81, 86) Se tratan de actividades de investigación. Tienen como objetivo que los estudiantes entren en contacto con el desarrollo de las teorías y conceptos esenciales para seguir adquiriendo los aprendizajes esperados. Es muy importante que los docentes comenten con sus estudiantes, las respuestas de estas actividades, para potenciar la habilidad de comunicación y el llegar a acuerdos. Practice your english (Página 89) El objetivo de esta actividad es que el estudiante tome contacto con una idea fundamental, no solo dela química, sino también de la física y la biología. Laboratorio (Página 94) Se trata de una actividad de aplicación. El objetivo de la actividad es entregar a los estudiantes un espacio de aprendizaje colaborativo, donde se ponen a prueba las habilidades de pensamiento científico. Como orientación general, haga que sus estudiantes lean atentamente la guía de trabajo, luego pregunten lo que no entienden y tomen todas las medidas de seguridad.



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Es de importancia que los alumnos sigan las instrucciones con cuidado y en secuencia, los alumnos se resisten a seguir protocolos y no son capaces de valorar cada paso de la actividad. En el seguimiento de instrucciones, el docente puede asegurarse de habilidades como la comprensión, la aplicación y el análisis. Las preguntas del laboratorio apuntan a que los estudiantes usen los modelos atómicos para explicar fenómenos observables, camino seguido por los científicos originalmente, luego se propone una autoevaluación (Página 95) para que los estudiantes evalúen su desempeño de forma grupal, se trata de una actividad formativa y colaborativa. En este laboratorio, el metal sodio no se puede reemplazar pero los otros metales se pueden obtener de cables eléctricos (Cu), cable o planchas (Zn), clavos (Fe), joyas (Ag). En ferretería se pueden obtener los ácidos (HCl y HNO3). El FFT se puede obtener de los laxantes (pastillas) las cuales deben ser molidas y tratadas con solventes como etanol para luego ser filtradas. El docente debe tener presente los siguientes cuidados específicos para este laboratorio: El sodio debe guardarse sumergido en kerosene o bencina para evitar que reaccione. La reacción sodio y agua es muy violenta y para evitar explosiones se debe entregar pequeños trozos no más grandes que un tercio de falange de dedo meñique. Se debe evitar que los estudiantes inhalen vapores o toquen sustancias formadas (por ejemplo, la soda caustica). Por último no se debe destapar los frascos donde ocurrió la reacción del Cu con el ácido nítrico, se forman vapores de óxido de nitrógeno que son peligrosos.

LABORATORIO SIMPLE Se puede realizar el siguiente laboratorio simple en caso de no poder realizar el oficial que aparece en el texto del estudiante: Se puede pedir a los estudiantes traer distintos tipos de monedas, utensilios de cocina como cucharas y pedirle que los describan de acuerdo a su brillo, dureza, resistencia, maleabilidad, etc. Por último, se puede construir un circuito eléctrico simple y probar la conductividad de cada metal traído por los estudiantes. El docente debe tener preséntelos mismos cuidados que en un laboratorio oficial. Lecturas para profundizar: Tienen como principal objetivo que el alumno practique la habilidad de conseguir información de otras fuentes bibliográficas y contrastar, relacionar y profundizar su conocimiento. “Es un clásico” (Página 91) se invita a los estudiantes a relacionar el nombre de un grupo de gases de la tabla periódica con sus principales propiedades. A partir de la lectura el docente tiene la posibilidad de compartir con sus estudiantes el desarrollo de conceptos en ciencias, los cuales pueden usar aspectos de la vida cotidiana y contemporánea a una etapa de la historia. “La química en tu vida” (página 88) se invita a los estudiantes a tomar conciencia de la importancia de los elementos químicos en nuestra vida cotidiana a partir del uso que se hace del silicio.

48 Química I medio




“Lectura científica” (página 96) En la lección estudiada el artículo hace reflexionar en torno a las propiedades bactericidas del cobre, con el objeto que el estudiante vea otras aplicaciones de este metal y no solo se refiera a las usadas en electrónica. Es una buena posibilidad para que el docente comente otras situaciones semejantes. Para practicar más (página 97) tiene como objetivo proponer investigar otros modelos del átomo, que no son propuestos por los programas de estudio, el estudiante es capaz de darse cuenta de la complejidad de la ciencia como constructo de la realidad.

SUGERENCIAS METODOLÓGICAS Y ESTRATEGIAS DIFERENCIADAS El docente debe motivar con preguntas tipo: ¿Cómo podemos solucionar el problema de elemento mal ubicados en la tabla periódica? ¿Qué falta por descubrir? ¿Cómo es posible que el cobre tenga otras utilidades? ¿Cómo el desarrollo de la idea de periodo y grupo cambió nuestra vida presente? ¿Qué pasaría si no se supiera ordenar los elementos químicos? ¿Qué pasaría si los elementos químicos tuvieran el mismo número de electrones? ¿Qué se debe aprender sobre el orden de los elementos en la tabla periódica? ¿Qué aspectos teóricos de los elementos nos permite ordenarlos? ¿Qué otros usos puede dársele a las investigaciones estudiadas? ¿Por qué se debe ordenar a los elementos químicos en una tabla? ¿Por qué se debe registrar cada uso de un elemento químico? El docente debe relacionar el aprendizaje nuevo con la práctica y utilidad del mismo. Además Se puede trabajar las dificultades que tuvieron cada uno de los grandes personajes de la historia del ordenamiento de los elementos químicos.

ACTIVIDADES COMPLEMENTARIAS Desarrollo: El cobre es un elemento metálico en el que se basa la economía de nuestro país. Por su importancia para Chile y para el mundo, es relevante que los estudiantes conozcan más sobre su proceso de obtención, usos y propiedades. Para ello, invitar a los estudiantes a revisar la página https://www.codelcoeduca.cl y que respondan las siguientes preguntas: a) ¿Qué procesos se realizan sobre los minerales de cobre para obtener el cobre en estado metálico que Chile comercializa? Explica brevemente en qué consiste cada uno de ellos. b) ¿Cuáles son los principales usos del cobre? c) ¿Cuáles son las propiedades del cobre? d) ¿Qué países son, a nivel mundial, los mayores productores y compradores de cobre?



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INFORMACIÓN COMPLEMENTARIA ELECTRÓNICA DEL GRAFENO El grafeno, una lámina de carbono cuyo espesor puede ser de un solo átomo, muestra propiedades electrónicas exóticas que revisten un gran interés para la investigación fundamental y el desarrollo de nuevos materiales. • La invitación es a revisar el siguiente artículo: “La electrónica del grafeno” de J. González Carmona, Ma A. Hernández y F. Guinea, aparecido en el número de septiembre del 2010 de la Revista Investigación y Ciencia, que se encuentra disponible en el siguiente enlace: • http://www.investigacionyciencia.es/investigacion-y-ciencia/numeros/2010/9/electrnica-del-grafeno-8316

LECTURA COMPLEMENTARIA EL EXTRAÑO HIDRÓGENO Imagínese un encuentro de dos átomos. – ¿Eres no–metal? – pregunta el flúor al hidrógeno. – ¡Sí, lo soy! – ¿Eres gas? – Justamente. – Lo mismo que nosotros – dice el flúor, indicando al cloro. – ¡Y mi molécula consta de dos átomos! – comunica el hidrógeno. – ¡Qué raro! – se sorprende el flúor, igual que la nuestra. – Dime, ¿puedes tú tener valencia negativa y ganar electrones complementarios? Lo hacemos de muy buena gana. – ¡Claro que sí! Con esos metales alcalinos que me guardan mucho cariño, yo sé formar compuestos hidrogenados, los hidruros. Y en este caso mi valencia es menos uno. – Entonces, ¡ven a nuestro lado! ; trabaremos amistad. El hidrógeno se aloja en el séptimo grupo. Pero, ¿por cuánto tiempo? Al conocer mejor a su nuevo pariente, uno de los halógenos dice desilusionado: – ¡Eh, hermanito! Es que tienes pocos electrones en la capa exterior. Nada más que uno... Como en el primer grupo. Sería mejor que te fueras para donde están los metales alcalinos... ¡Qué desafortunado es el hidrógeno! Tanto lugar libre y no hay sitio donde alojarse firme y seguramente, con pleno derecho. Pero, ¿por qué? ¿En qué reside la causa de esa asombrosa dualidad del hidrógeno, de sus dos caras? ¿Por qué se comporta de modo tan inusitado?

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Las propiedades características de cualquier elemento químico se manifiestan cuando entra en composición con otros. En este caso entrega o gana electrones, que salen de la capa electrónica exterior, o bien se adjuntan a ésta. Cuando un elemento pierde todos los electrones de la capa exterior, las envolturas internas, por lo común se mantienen intactas. Esto sucede en todos los elementos, excepto en el hidrógeno. Apenas pierde su único electrón, queda con el núcleo atómico desnudo. Queda el protón. Justamente este protón es el núcleo del átomo de hidrógeno (a decir verdad, no es siempre protón; pero más adelante hablaremos de esa importante sutileza). Esto quiere decir que la química del hidrógeno es química peculiar, única en su género, de una partícula elemental: del protón. En el caso del hidrógeno, el protón influye en forma activa en el curso de las reacciones en que participa aquél. Aquí radica la solución de la conducta tan inconsecuente del hidrógeno. Tomado y adaptado de: Química recreativa L. Vlasov y D. Trifonov páginas 6-9

EJEMPLOS DELA VIDA COTIDIANA Para representar el concepto de tabla periódica, se puede ejemplificar con el hecho del ordenamiento de los estudiantes de un curso por distintas afinidades. Por ejemplo, se pueden formar grupos de acuerdo a intereses de entretención (grupos que hacen deporte, ven televisión, van al cine, leen revistas, etc.)



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PROPUESTA EVALUACIÓN TIPO PSU 1 Un elemento con tendencia a captar electrones

se conoce como: A) Metal B) No metal C) Metaloide D) Elemento representativo E) Elemento de transición

2 Los elementos del grupo IA de la tabla periódica

se conocen como: A) Metales alcalinos B) Metales alcalinotérreos C) Térreos D) Calcógenos o anfígenos E) Halógenos

El grupo X B El grupo VIIIB El periodo 3 El grupo IIA El grupo VII B

4 El curio (Cm) es un elemento que se ubica en

la serie de los actínidos y que debe su nombre a Marie Curie, una destacada científica del siglo XX. A partir de la información entregada es posible afirmar que el curio: A) Se ubica en el periodo 2 de la tabla periódica B) Pertenece al grupo VIII B C) Es un elemento de transición D) Pertenece al bloque f E) Ninguna de las anteriores

5 Es (son) no metal(es):

I. II. III. A) B) C) D) E)

Yodo (I, Z = 53) del grupo VIIA Oxígeno (O, Z = 8) del grupo VIA Galio (Ga, Z = 31) del grupo IIIA Solo I Solo II I y II II y III I, II y III

52 Química I medio



Rubidio (Rb, Z = 37) Zinc, (Zn, Z = 30) Fósforo (P, Z = 15) Solo I Solo II Solo III I y III II y III

7 A los elementos que pertenecen al mismo gru-

3 El níquel (Ni, Z = 28) debe ubicarse en:

A) B) C) D) E)

6 Es (son) elementos representativos:

po que el nitrógeno (N, Z=7) se les denomina “nitrogenoideos” o “nitrogenoides”. Sobre este grupo, que en la forma moderna de numeración lleva el número 15, es FALSO afirmar que: I. Agrupa a elementos con 15 electrones en niveles incompletos. II. Corresponde al grupo VA. III. Agrupa a los elementos con configuración electrónica terminada en ns2np5. A) Solo I B) Solo II C) Solo III D) I y II E) I y III

8 El antimonio (Sb) y el rutenio (Ru) están en el mis-

mo periodo de la tabla periódica pero en distinto grupo. A partir de esta información es posible afirmar que ambos elementos coinciden en: I. La cantidad de electrones totales. II. El número de niveles de energía. III. La cantidad de electrones en niveles incompletos. A) Solo I B) Solo II C) Solo III D) I y II E) I y III




Fecha:


______ Todos los elementos que existen son de origen natural.

2

______ La tabla periódica ordena a los elementos por su número atómico.

3

______ La tabla periódica actual es la evolución de varios intentos previos.

4

______ La tabla periódica moderna está compuesta por 7 grupos y 18 periodos.

5

______ La ubicación de un elemento en la tabla periódica se puede obtener a partir de la configuración electrónica de éste.

6

______ El grupo de un elemento se relaciona con sus electrones de valencia.

7

______ Un elemento de transición pertenece al bloque p de la tabla periódica.

8

______ Los gases nobles ocupan la columna izquierda dentro de la tabla periódica.


A

B

1. Metales

_____ Grupos A de la tabla periódica

2. Halógenos

_____ No metales

3. Metaloide

_____ Gases nobles

4. Lantánidos

_____ Grupos

5. Baja reactividad

_____ Periodos

6. Tendencia a captar electrones

_____ Silicio

7. Elementos representativos

_____ Grupo VIIA

8. Filas de la tabla periódica

_____ Conductores de electricidad _____ Elementos de transición interna



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SOLUCIONARIO I. ACTIVIDADES COMPLEMENTARIAS a) R: Depende de si el mineral es sulfurado u oxidado. En el primer caso los pasos, luego de la extracción son: chancado, molienda, flotación, moldeo en ánodos, pirorrefinación y electrorrefinación. En el caso de minerales oxidados, luego de la extracción sigue: chancado, lixiviación, electroobtención. b) R: El más importante de todos, como conductor eléctrico. c) R: La más importante: buen conductor del calor y la electricidad. Y una de las más mediáticas en el último tiempo: su actividad bactericida. d) R: Mayor productor: Chile (Codelco) ; mayor comprador: China.


2

3

4

5

6

7

8

B

A

B

D

C

D

E

B


F. Solo 90 son naturales y los demás han sido sintetizados en laboratorios.

2

V

3

V

4

F. Se compone de 7 periodos y 18 grupos.

5

V

6

V

7

F. Pertenece al bloque d.

8

F. Ocupan la última columna de la derecha.

II. Términos pareados (orden descendente de números de la columna B; debe sobrar uno) 7 6 5 (vacío) 8 3 2 1 4

54 Química I medio





Propiedades periódicas de los elementos 1. Interés por conocer la realidad y utilizar el conocimiento. 2. Comprender y valorar la perseverancia, el rigor y el cumplimiento, la flexibilidad y la originalidad.


1. Describir investigaciones científicas clásicas o contemporáneas relacionadas con los conocimientos del nivel. 2. Organizar e interpretar datos, y formular explicaciones, apoyándose en las teorías y conceptos científicos en estudio. 3. Valorar el conocimiento del origen y el desarrollo histórico de conceptos y teorías, reconociendo su utilidad para comprender el quehacer científico y la construcción de conceptos nuevos más complejos. 4. Comprender la importancia de las teorías e hipótesis en la investigación científica y distinguir entre unas y otras. 5. 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.


1. Describir investigaciones científicas clásicas o contemporáneas relacionadas con la constitución de la tabla periódica. 2. Relacionar la estructura electrónica de los átomos con su ordenamiento en la tabla periódica y sus propiedades físicas y químicas. 3. Organizar e interpretar datos, y formular explicaciones y conclusiones relacionadas con las propiedades periódicas de los elementos.




2. Procesamiento e interpretación de datos, y formulación de explicaciones, apoyándose en los conceptos y modelos teóricos del nivel, por ejemplo, el estudio de las propiedades periódicas de los elementos.

PRERREQUISITOS En la siguiente lección, los prerrequisitos necesarios para comenzar son: • Elementos y compuestos como sustancias puras con propiedades definidas. • Orbitales atómicos en los diferentes niveles energéticos alrededor del núcleo. • Construcción de la configuración electrónica de distintas sustancias, a partir del principio de exclusión de Pauli, el principio de mínima energía de Aufbau y la regla de Hund. • Electrones de valencia y sus números cuánticos. Dichos prerrequisitos se manifiestan en los siguientes conceptos claves: • Sistema periódico, grupos, períodos, elementos representativos, elementos de transición, elementos de transición interna, metales, no-metales, metaloides. • Gases nobles, electronegatividad, potencial de ionización, masa atómica, radio atómico, radio iónico, volumen atómico, electroafinidad, efecto pantalla y carga nuclear efectiva. Guía Didáctica del docente 55


6/12/13 13:22:31

ORIENTACIONES METODOLÓGICAS Actividad inicial (Página 98) El objetivo de la actividad es que el docente pueda evaluar los contenidos previos necesarios para continuar con el desarrollo de la lección 2. Comparte lo que sabes (Página 99) Se trata de una actividad de comprensión y análisis. El objetivo de la actividad es que los estudiantes puedan compartir inferencias generales con respecto a las propiedades periódicas. Este tipo de actividades es muy difícil para los alumnos dados los pocos usos que se da a las propiedades periódicas en las experiencias diarias o situaciones comunes. Actividad 5 (Página 101) El objetivo principal de la actividad es que los estudiantes puedan aplicar los nuevos conceptos a la comparación de elementos químicos. Se trabaja la habilidad comprensión, análisis y comunicación. Actividad 6 (Página 103) Se trata de una actividad de comprensión y aplicación. El objetivo principal de la actividad es que los estudiantes organicen y ordenen información y que a partir de ello inferir una conclusión. Se trabaja la habilidad de inferir, contrastar y analizar. Actividad 7 (Página 104) Se trata de una actividad de comprensión y aplicación. El objetivo principal de la actividad es que los estudiantes organicen y ordenen información para construir gráficos a partir de su uso inferir una conclusión. Se trabaja la habilidad de inferir, contrastar y analizar. Actividad 8 (Página 107) Se trata de una actividad de análisis. El objetivo principal de la actividad es que los estudiantes interpreten gráficos y observen la veracidad de la información que se puede extraer de ellos. El docente debe acompañar a sus estudiantes en el análisis de la información, pues la mayor parte de los errores es por no observar con cuidado los gráficos. Se trabaja la habilidad de inferir, interpretar. Actividad 9 (Página 107) Se trata de una actividad de aplicación. El objetivo principal de la actividad es que los estudiantes apliquen el sentido de variación de energía de ionización. Se trabaja la habilidad de comparar, ordenar y contrastar. Actividad 10 (Página 109) Se trata de una actividad de aplicación. El objetivo principal de la actividad es que los estudiantes puedan referirse a la variación de las propiedades periódicas en los elementos. Se trabaja la habilidad de interpretación, reflexión, análisis y comunicación. Desafío (Página 108) Se trata de una actividad de investigación. El objetivo de la actividad es que los estudiantes puedan predecir las propiedades metálicas de los elementos químicos. Un error frecuente es asumir que los metales son sustancias sólidas, brillantes, y que sirven para la electrónica. Se trabaja la habilidad de análisis e inferencia.

56 Química I medio




Desafío (Página 108) El objetivo de la actividad es que los estudiantes puedan hacer uso de las definiciones estudiadas, puedan determinar la capacidad de atraer electrones de elementos ubicados en la tabla periódica. Se trabaja la habilidad de inferir, comprender, observar. Para pensar (Página 105) Se trata de una actividad de análisis. El objetivo de la actividad es que los estudiantes infieran los valores de electroafinidad a partir de la interpretación de un gráfico y explicar dichos valores de acuerdo a las propiedades de la configuración electrónica. Se trabaja la habilidad de inferir, contrastar, recolectar información. Para pensar (página 109) Se trata de una actividad de análisis. El objetivo de la actividad es que los estudiantes infieran la ausencia de electronegatividad de los tres primeros gases nobles. Se trabaja la habilidad de inferir, contrastar. Para pensar (Página 110) Se trata de una actividad de análisis. El objetivo de la actividad es que los estudiantes relacionen la riqueza de un país con los recursos naturales que posee. Así como nuestro país vive del cobre, China vive de otro recurso. Se trabaja la habilidad de inferir, contrastar. Averígualo (Página 99) Se trata de una actividad de investigación. Tiene como objetivo que los estudiantes entren en contacto con el desarrollo de las teorías y conceptos esenciales para seguir adquiriendo los aprendizajes esperados. Es muy importante que los docentes comenten con sus estudiantes, las respuestas de estas actividades, para potenciar la habilidad de comunicación y el llegar a acuerdos. Lecturas para profundizar: Tienen como principal objetivo que el alumno practique la habilidad de conseguir información de otras fuentes bibliográficas y contrastar, relacionar y profundizar su conocimiento. “Química y tecnología” (Página 93) busca que los estudiantes se hagan una idea de la importancia de la química en nuestras vidas, en esta oportunidad se busca que los estudiante reflexionen en cuanto al uso de elementos que son raros en la naturaleza. A partir de esta lectura el docente pueden hacer reflexionar a las estudiantes sobre el futuro del Litio para la economía de nuestro país. Para practicar más (página 111) tiene como objetivo proponer investigar otros modelos del átomo, que no son propuestos por los programas de estudio, el estudiante es capaz de darse cuenta de la complejidad de la ciencia como constructo de la realidad.

SÍNTESIS DE LA UNIDAD Se propone a los estudiantes repasar los principales conceptos y contenidos de la unidad en la resolución de una sopa de letras.



6/12/13 13:22:32

EVALUACIÓN FINAL DE LA UNIDAD Se entrega una serie de ejercicios en formato PSU, para que el docente pueda medir los aprendizajes de toda la unidad y tomar medidas en caso que los resultados sean bajos. Además, proponer actividades de desarrollo que tienen como objetivo que el estudiante aplique lo aprendido a situaciones nuevas y pueda comunicar, redactar, resumir y reordenar ideas.

SUGERENCIAS METODOLÓGICAS Y ESTRATEGIAS DIFERENCIADAS El docente debe motivar con preguntas tipo: ¿Cómo podemos solucionar el problema de elemento mal ubicados en la tabla periódica? ¿Qué pasaría si no relacionáramos las propiedades periódicas con la configuración electrónica? ¿Qué se debe aprender sobre las propiedades de los elementos químicos? ¿Por qué se debe ordenar a los elementos químicos en una tabla?

ACTIVIDADES COMPLEMENTARIAS Video: La variación del carácter metálico de los elementos es una propiedad que se puede predecir a partir de algunas de las propiedades periódicas vistas en el texto del estudiante (desafío de la página 108). Así, una vez que los estudiantes hayan predicho el crecimiento del carácter metálico, se puede relacionar éste con la reactividad de algunos de ellos. La reactividad de los metales alcalinos en agua puede sorprender a los estudiantes. Por esto, recomendamos el siguiente link donde se puede ver la reactividad de varios de ellos (Li, Na, K, Rb, Cs) al entrar en contacto con agua. http://www.youtube.com/watch?v=lcVqu-DN6HQ Aunque el video está en inglés, antes de las reacciones se muestra el símbolo químico del metal alcalino que se hace reaccionar, lo que puede ayudar a los estudiantes a guiarse. Ahora, si con ello no basta, se puede planificar una actividad interdisciplinaria con el subsector de inglés.

58 Química I medio




INFORMACIÓN COMPLEMENTARIAS ¿EL TERCER ELEMENTO LÍQUIDO? De los 118 elementos conocidos, 11 son gases en condiciones atmosféricas. Seis pertenecen a los elementos del grupo 8A (los gases nobles He, Ne, Ar, Kr, Xe y Rn) y los otros cinco son hidrógeno (H2), nitrógeno (N2), oxígeno (O2), flúor (F2) y cloro (Cl2). Curiosamente, solo dos elementos son líquidos a 25°C: el mercurio (Hg) y el bromo (Br2). No se sabe cuáles son las propiedades de todos los elementos conocidos porque algunos de ellos nunca se han preparado en cantidades suficientemente grandes para investigación. En tales casos debemos confiar en las tendencias periódicas para predecir sus propiedades. Considérese al francio (Fr), último miembro del grupo 1A, para ver si éste podría ser un líquido a 25°C. Todos los isótopos del francio son radiactivos. El isótopo más estable es el francio-223, el cual posee una vida media de 21 minutos. (Vida media es el tiempo que tarda en desintegrarse la mitad de los núcleos de cualquier sustancia radiactiva). Esta vida media tan corta significa que sólo podrían existir en la Tierra pequeñas huellas de francio. A pesar de que es factible preparar francio en el laboratorio, no se ha preparado o aislado una cantidad que pueda pesarse; por esta razón es muy poco lo que se conoce acerca de las propiedades físicas y químicas del francio. Sin embargo, es posible utilizar las tendencias periódicas para predecir algunas de sus propiedades.

LECTURA COMPLEMENTARIA La afinidad electrónica (AE) o electroafinidad se define como la energía involucrada cuando un átomo gaseoso neutro en su estado fundamental (de mínima energía) captura un electrón y forma un ion mononegativo. La afinidad electrónica (AE) o electroafinidad se define como la energía involucrada cuando un átomo gaseoso neutro en su estado fundamental (de mínima energía) captura un electrón y forma un ión mononegativo. Dado que se trata de energía liberada (pues normalmente al insertar un electrón predomina la fuerza atractiva del núcleo) su valor es negativo. En los casos en los que la energía sea absorbida, cuando ganan las fuerzas de repulsión, tendrá signo positivo; AE se expresa comúnmente en el Sistema Internacional de Unidades, en kJ/mol. Esta propiedad nos sirve para prever qué elementos generarán con facilidad especies aniónicas estables. Se puede ver y analizar el siguiente video en youtube.com: http://www.youtube.com/ watch?v=_Obl_awc5H4 el video se encuentra en inglés, pero se pueden activar subtítulos en español. Se explica de manera clara y precisa la electroafinidad y su relación con la estabilidad de energía.

EJEMPLOS DELA VIDA COTIDIANA Los aspectos de la periodicidad, como concepto fundamental para entender y comprender el sistema periódico de los elementos se puede ejemplificar con la transición de los días de la semana, las fases de la luna, los meses del año. Cuya secuencia se repite en el tiempo.



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PROPUESTA EVALUACIÓN TIPO PSU 1 La energía mínima necesaria requerida para se-

5 A partir de la información entregada, el elemen-

2 Sobre el efecto pantalla, es FALSO decir que:

6 A partir de la información entregada, de los ele-

parar un electrón de un átomo aislado en estado basal se conoce como: A) Electroafinidad B) Potencial de Ionización C) Electronegatividad D) Carga nuclear efectiva E) Radio iónico

A) Es diferente para cada elemento. B) Se utiliza en la determinación de la carga nuclear efectiva. C) No depende del núcleo del átomo. D) Depende de los electrones internos de un átomo. E) Corresponde a la fuerza real con que el núcleo atrae a los electrones externos. 3 Cuando un átomo de cierto elemento pierde un

electrón externo, es cierto que: A) Disminuye su tamaño. B) Se transforma en anión. C) Aumenta su tamaño. D) Mantiene su radio atómico. E) Ninguna de las anteriores.

pos se explica por: A) La variación en la carga nuclear efectiva del átomo. B) El aumento de los niveles de energía del átomo. C) El aumento de la cantidad de protones en el núcleo del átomo. D) El potencial de ionización del átomo E) La electronegatividad.

Para las preguntas 5 y 6, considera que el grupo IIA está conformado por los siguientes elementos en orden descendente: berilio, magnesio, calcio, estroncio, bario y radio.


mentos del grupo IIA que se mencionan a continuación, el más pequeño es el: A) Bario B) Estroncio C) Radio D) Magnesio E) Calcio

7 Se tienen tres esferas, A, B y C que representan

tres especies isoelectrónicas, cada una con el tamaño que se observa a continuación:

A

4 La variación del radio atómico dentro de los gru-

60 Química I medio

to con mayor potencial de ionización dentro del grupo IIA es el: A) Berilio B) Calcio C) Magnesio D) Radio E) Bario

B

C

Entonces, A, B y C representan respectivamente: A) Catión, anión, átomo B) Anión, átomo, catión C) Catión, catión, átomo D) Átomo, catión, anión E) Átomo, anión, catión 8 El carácter metálico de una especie se refiere a su

tendencia a ceder electrones. De esta manera, una especie con alto carácter metálico debe tener: A) Alta carga nuclear efectiva. B) Baja electroafinidad. C) Alta energía de ionización. D) Alta electronegatividad. E) Pequeño radio atómico.




Curso: I.


______ Los elementos más electronegativos son los no metales.

2

______ La carga nuclear efectiva se puede entender como la carga real con que un electrón atrae a sus electrones.

3

______ La carga nuclear efectiva depende del núcleo y de los electrones de niveles internos.

4

______ El potencial de ionización crece hacia arriba y hacia la izquierda dentro de la tabla periódica.

5

______ Dentro de un periodo, la variación del radio atómico se explica por la electroafinidad.

6

______ Al ganar un electrón, un átomo aumenta su tamaño.

7

______ Al perder un electrón, un átomo reduce su tamaño.

8

______ En especies isoelectrónicas, los cationes son más grandes que los aniones y los átomos.


A 1. Potencial de ionización 2. Electrones de niveles internos 3. Elemento más electronegativo 4. Afinidad electrónica 5. Radio atómico 6. Baja carga nuclear efectiva 7. Alta energía de ionización 8. Repetición de un patrón de variación

B _____ Periodicidad _____ Idea del tamaño del átomo _____ Metales _____ Gases nobles _____ Formar un anión _____ Efecto pantalla _____ Quitar un electrón _____ Flúor _____ Francio



6/12/13 13:22:37

SOLUCIONARIO I. ACTIVIDADES COMPLEMENTARIAS Comentario: El carácter metálico aumenta hacia la izquierda y hacia abajo. Se recomienda relacionar también, la violencia de las reacciones con la menor estabilidad de las especies. II. PROPUESTA EVALUACIÓN TIPO PSU 1

2

3

4

5

6

7

8

B

E

A

B

A

D

E

B


V

2

V

3

V

4

F. Crece hacia arriba y hacia la derecha.

5

F. Se explica por la variación de la carga nuclear efectiva.

6

V

7

V

8

8. F. Los cationes son más pequeños que los átomos y estos a su vez más pequeños que los aniones.

II. Términos pareados (orden descendente de números de la columna B; debe sobrar uno) 8 5 6 7 4 2 1 3 (vacío)

62 Química I medio



UNIDAD 3: Enlace químico

ID UN

AD

3

ENLACE QUÍMICO Presentación de la Unidad En esta unidad se busca que los estudiantes comprendan la capacidad de interacción de los diferentes átomos para la formación de distintas sustancias.

PROPUESTA DE PLANIFICACIÓN DE LA UNIDAD

1. ¿Cómo se unen los átomos?

LECCIÓN



1. Comprendas que la capacidad de un átomo para relacionarse con otro depende de su estructura electrónica y que a partir de ella puedas predecir el tipo de interacción (enlace químico) que la especie establece. 2. Predigas las propiedades de una especie con solo saber sus elementos constituyentes y/o el tipo de unión presente.

1. Identifican los electrones de valencia de un átomo, a partir de su configuración electrónica. 2. Consideran al electrón como la partícula del átomo que puede ser compartida o cedida para explicar la formación de nuevas sustancias. 3. Representan un átomo neutro o un ión, utilizando estructuras de Lewis. 4. Diferencian entre enlace covalente y enlace iónico dando ejemplos de ambos tipos de enlaces. 5. Describen cómo se forma el enlace iónico para generar redes cristalinas. 6. Explican cómo se forma el enlace covalente para generar moléculas. 7. Exponen las propiedades de un compuesto químico a partir de su composición.


- Piénsalo y compártelo (Pág. 117) - Actividad inicial (Pág. 118) - Comparte lo que sabes (Pág. 119) - Actividad 1 (Pág. 122) - Actividad 2 (Pág. 124) - Actividad 3 (Pág. 125) - Actividad 4 (Pág. 128) - Actividad 5 (Pág. 133) - Actividad 6 (Pág. 136) - Actividad 7 (Pág. 138) - Actividad 8 (Pág. 138) - Actividad 9 (Pág. 139) - Actividad 10 (Pág. 145) - Actividad 11 (Pág. 145) - Desafío (Pág. 121) - Desafío (Pág. 128) - Desafío (Pág. 133) - Desafío (Pág. 135) - Desafío (Pág. 145) - Desafío (Pág. 145) - Para pensar (Pág. 128) - Para pensar (Pág. 137) - Para pensar (Pág. 144) - Averígualo (Pág. 122, 127, 128) - Practice your english (Pág. 122) - Laboratorio (Pág. 140 y 141)


¿Cuánto aprendí? (p. 147)

TIEMPO

10 horas



6/12/13 13:22:44

LECCIÓN


2. Mejor juntos que separados



1. Distingas, comprendas y apliques la distribución espacial de una molécula a partir de las propiedades electrónicas de los elementos que la forman. 2. Describas y comprendas las fuerzas mediante las cuales una sustancia se relaciona consigo misma o con otra (fuerzas intermoleculares), aplicando luego este conocimiento para explicar fenómenos cotidianos como que el azúcar se disuelve en agua.

1. Describen la distribución espacial de las moléculas a partir de la teoría de repulsión de los pares electrónicos de la capa de valencia. 2. Clasifican distintas moléculas de acuerdo con su geometría electrónica y molecular. 3. Predicen la geometría de una molécula covalente a partir de las propiedades electrónicas de sus átomos. 4. Identifican la atracción dipolo-dipolo, ión-dipolo, fuerzas de Van der Waals y puentes de hidrógeno como enlaces intermoleculares. 5. Caracterizan algunas propiedades que estos enlaces otorgan a las moléculas (punto de ebullición, punto de fusión, tensión superficial, adhesión, cohesión), por ejemplo, el comportamiento de la molécula de agua.



64 Química I medio


- Actividad inicial (Pág. 148) - Comparte lo que sabes (Pág. 149) - Actividad 12 (Pág. 151) - Actividad 13 (Pág. 151) - Actividad 14 (Pág. 155) - Actividad 15 (Pág. 156) - Desafío (Pág. 151) - Desafío (Pág. 154) - Para pensar (Pág. 153) - Para pensar (Pág. 158) - Para pensar (Pág. 157) - Averígualo (Pág. 153) - Practice your english (Pág. 155)



TIEMPO

8 horas

¿Cómo se unen los átomos? 1. Interés por conocer la realidad y utilizar el conocimiento 2. Comprender y valorar la perseverancia, el rigor y el cumplimiento, la flexibilidad y la originalidad. 1. Describir investigaciones científicas clásicas o contemporáneas relacionadas con los conocimientos del nivel. 2. Organizar e interpretar datos, y formular explicaciones, apoyándose en las teorías y conceptos científicos en estudio. 3. Valorar el conocimiento del origen y el desarrollo histórico de conceptos y teorías, reconociendo su utilidad para comprender el quehacer científico y la construcción de conceptos nuevos más complejos. 4. Comprender la importancia de las teorías e hipótesis en la investigación científica y distinguir entre unas y otras.




1. Comprendas que la capacidad de un átomo para relacionarse con otro depende de su estructura electrónica y que a partir de ella puedas predecir el tipo de interacción (enlace químico) que la especie establece. 2. Predigas las propiedades de una especie con solo saber sus elementos constituyentes y/o el tipo de unión presente.

1. Formación del enlace químico a través de los electrones de valencia. 2. Enlace iónico y propiedades fisicoquímicas de las sustancias que poseen este tipo de enlace. CONTENIDO MÍNIMO OBLIGATORIO 3. Enlace covalente y propiedades fisicoquímicas de las sustancias que poseen este tipo de enlace. Estructuras resonantes. 4. Representación del enlace químico a través de estructuras de Lewis. HABILIDADES DE PENSAMIENTO CIENTÍFICO

1. Organizar e interpretar datos relacionados con las propiedades periódicas de los elementos. 2. Formular explicaciones, apoyándose en las teorías y conceptos relacionados con el enlace químico.

PRERREQUISITOS En la siguiente lección, los prerrequisitos necesarios para comenzar son: • Las propiedades periódicas de los elementos y su variación en el sistema periódico: electronegatividad, potencial de ionización, radio atómico, radio iónico, volumen atómico, electroafinidad. • Construcción de la configuración electrónica de distintas sustancias, a partir del principio de exclusión de Pauli, el principio de mínima energía de Aufbau y la regla de Hund. • Electrones de valencia y sus números cuánticos.

ORIENTACIONES METODOLÓGICAS Piénsalo y compártelo (Página 117) El objetivo de la actividad es que los estudiantes puedan reconocer los contenidos previos que han visto en las lecciones anteriores. El docente debe guiar la actividad, escuchar lo que van respondiendo los grupos y evaluar. Se trabaja la habilidad de comprender, inferir, recordar, ordenar y comunicar. Actividad inicial (Página 118) Se trata de una actividad de reconocimiento. El objetivo de la actividad es que los estudiantes recuerden conceptos e ideas respecto a los nuevos contenidos. A partir de las respuestas dadas, el docente puede realizar una evaluación de procesos y organizar actividades de repaso. Se trabaja la habilidad de recordar, ordenar, comunicar. Comparte lo que sabes (Página 119) Se trata de una actividad de comprensión. El objetivo de la actividad es que los estudiantes a partir de las respuestas sean capaces de ordenar sus ideas y reorganizarlas. El docente puede hacer entonces un análisis de las ideas previas y buscar ejemplos que permitan sostener nuevos conocimientos. Se trabaja la habilidad de comunicar y contrastar.



6/12/13 13:22:46

Actividad 1 (Página 122) El objetivo de la actividad es que los estudiantes puedan reconocer las características del enlace metálico presente en los metales. Un error frecuente es creer que el enlace metálico es igual al enlace covalente, los estudiantes no se imaginan la nube de electrones. Se trabaja la habilidad de analizar, inferir, contrastar y comunicar. Actividad 2 (Página 124) Se trata de una actividad de aplicación. El objetivo de la actividad es que los estudiantes puedan aplicar el conocimiento de la tabla periódica a la simbolización de Lewis. Los estudiantes cometen muchos errores en este tipo de ejercicios, el error surge por no relacionar el símbolo con la presencia de electrones de la última capa. Se trabaja la habilidad de analizar, comprender, inferir y comunicar. Actividad 3 (Página 125) Se trata de una actividad de aplicación. La actividad tiene como objetivo que los estudiantes usen la tabla periódica y predigan los iones que se formarán cumpliendo con la regla del octeto o del dueto. Se trabaja la habilidad de aplicar, interpretar y comunicar. Actividad 4 (Página 128) El objetivo es que los alumnos apliquen lo aprendido sobre la formación de enlaces iónicos a partir de la electronegatividad de algunos elementos. Actividad 5 (Página 133) Se trata de una actividad de aplicación. El objetivo de la actividad es que los estudiantes puedan realizar estructuras de Lewis como antesala de la imagen de forma molecular y estructura. Se trabaja la habilidad de inferir, comparar, contrastar y comunicar. Actividad 6 (Página 136) Se trata de una actividad de análisis. El objetivo de la actividad es que los estudiantes den uso a la tabla periódica para relacionar electronegatividad con moléculas polares. Se trabaja la habilidad de inferir, comparar, contrastar y comunicar. Actividad 7 (Página 138) Se trata de una actividad de análisis. El objetivo de la actividad es que los estudiantes reconozcan la existencia de sustancias iónicas, covalentes y metálicas. Los estudiantes pierden de vista la diversidad de los enlaces y reconocen solo un tipo. Se trabaja la habilidad de inferir, comparar, contrastar y comunicar. Actividad 8 (Página 138) Se trata de una actividad de aplicación. El objetivo de la actividad es que los estudiantes a partir dela información que saben de los enlaces puedan reconocerlos en moléculas dadas. Se trabaja la habilidad de inferir, contrastar y comunicar. Actividad 9 (Página 139) Se trata de una actividad de análisis. El objetivo de la actividad es que los estudiantes puedan sacar información de una lectura y usarla en la resolución de una problemática dada. Se trabaja la habilidad de comprender, inferir y comunicar. Actividad 10 (Página 145) Se trata de una actividad de aplicación. El objetivo de la actividad es que los estudiantes puedan aplicar lo aprendido en la confección de modelos. Se trabaja la habilidad de comprender, inferir y comunicar.

66 Química I medio




Actividad 11 (Página 145) Se trata de una actividad de análisis. El objetivo de la actividad es que los estudiantes puedan predecir a partir de fórmulas químicas la geometría molecular. Se trabaja la habilidad de comprender, inferir y usar modelos. Desafío (Página 121) Se trata de una actividad de comprensión. El objetivo de la actividad es que los estudiantes puedan compartir ideas respecto a una teoría difícil de comprender. El docente tiene una oportunidad de repasar conceptos y contenidos vistos y evaluar la capacidad de resolver cuestionamientos nuevos. Se trabaja la habilidad de reconocer, comprender, inferir y comunicar. Desafío (Página 128) Se trata de una actividad de análisis. El objetivo de la actividad es que los estudiantes analicen el problema desde la perspectiva de los electrones y que puedan luego inferir una explicación. Se trabaja la habilidad de inferir, comparar, explicar y comunicar. Desafío (Página 133) Se trata de una actividad de análisis. El objetivo de la actividad es que los estudiantes analicen el problema desde la perspectiva de los enlaces y su comportamiento. A veces el error frecuentes es asumir que más enlaces más fuerte es la molécula y aquí ocurre lo contrario. Se trabaja la habilidad de analizar, comprender y comunicar. Desafío (Página 135) Se trata de una actividad de análisis. El objetivo de la actividad es que los estudiantes analicen el problema desde la perspectiva de los enlaces y su comportamiento. En esta oportunidad los estudiantes deben inferir muchas propiedades del compuesto en cuestión, la respuesta es una sorpresa. Desafío (Página 145) Se trata de una actividad de análisis y comprensión. EL objetivo es que los estudiantes amplíen sus conocimientos y refuercen los ya adquiridos. Se trabaja la habilidad de inferir, contrastar y comunicar. Desafío (Página 145) Se trata de una actividad de análisis y comprensión. EL objetivo es que los estudiantes amplíen sus conocimientos y refuercen los ya adquiridos. Se trabaja la habilidad de inferir, contrastar y comunicar. Para pensar (Página 128) Con esta actividad se busca que los estudiantes puedan inferir las dificultades de los átomos de una red cristalina iónica. La sal puede parecer una piedra pero la experiencia indica que se rompe con facilidad, debe ser capaces de solucionar el problemas con la información de las cargas iguales se repelen. Se trabaja la habilidad de comprender, inferir, contrastar y comunicar. Para pensar (Página 137) Con esta actividad se busca que los estudiantes puedan inferir a partir de las propiedades un enlace en particular. Para pensar (Página 144) Con esta actividad se busca que los estudiantes puedan inferir a partir de las propiedades un enlace en particular y a partir de ahí una estructura.



6/12/13 13:22:48

Averígualo (Páginas 122, 127, 128) Tratan de actividades de investigación. Tienen como objetivo que los estudiantes entren en contacto con el desarrollo de las teorías y conceptos esenciales para seguir adquiriendo los aprendizajes esperados. Es muy importante que los docentes comenten con sus estudiantes las respuestas de estas actividades, para potenciar la habilidad de comunicación y el llegar a acuerdos.

Practice your english (Página 122) El objetivo de esta actividad es que el estudiante tome contacto con una idea fundamental, que existe transversalidad de los conocimientos. Esta actividad relaciona la Historia con la Química. Laboratorio (Página 140 y 141) Como orientación general, haga que sus estudiantes lean atentamente la guía de trabajo, luego pregunten lo que no entienden y tomen todas las medidas de seguridad. Es de importancia que los alumnos sigan las instrucciones con cuidado y en secuencia, los alumnos se resisten a seguir protocolos y no son capaces de valorar cada paso de la actividad. En el seguimiento de instrucciones, el docente puede asegurarse de habilidades como la comprensión, la aplicación y el análisis. Este laboratorio debe reforzar las ideas sobre la existencia de tipos de enlaces con características propias y que los diferencian entre sí. Los materiales se pueden conseguir de manera fácil, como la naftalina usada como “matapolillas” la que se puede comprar en droguerías, el benceno en tiendas de reactivos y solventes en ferreterías. El docente debe tener mucho cuidado con el naftaleno al ser calentado, pues puede saltar y sublima lo que puede causar irritaciones en personas sensibles. Los mecheros no pueden estar encendidos mientras se trabaja con los solventes orgánicos pues son muy inflamables.

LABORATORIO SIMPLE Se pueden buscar los siguientes materiales: grasa, aceite, bencina, lavaloza, agua. Con ellos se puede observar las diferentes interacciones y como se rompen al observar la característica del agua llamada tensión superficial. Dicha tensión se sostiene en los enlaces de hidrógeno, los cuales pueden ser afectados por la presencia de lavaloza, cosa que se observa cuando una película de aceite se pierde al aplicar lavaloza. También estas interacciones se pueden observar en el fenómeno de la capilaridad, para ello se sugiere conseguir flores como claveles o tallo de apio, mezclar tinta china o colorante en agua y poner en esa mezcla las flores o el tallo, después observar y comentar con los estudiantes. Lecturas para profundizar: Tienen como principal objetivo que el alumno practique la habilidad de conseguir información de otras fuentes bibliográficas y contrastar, relacionar y profundizar su conocimiento. “¡Es un clásico!” (página 134) La lectura entrega a los alumnos una de las anécdotas más conocidas de la química, en donde un sueño da la clave para comprender y solucionar un problema de estructura molecular. Es importante darse cuenta que muchas veces los científicos resuelven problemas usando procedimientos poco ortodoxos.

68 Química I medio




“Y el Nobel es…” (página 146) Esta lectura tiene como objetivo que los estudiantes puedan apreciar la riqueza de la vida de los científicos, los cuales tuvieron familia y apoyo de sus seres queridos. El científico no es un ser solitario como los estudiantes suelen creer. “Lectura científica” (página 139) La lectura aborda el tema del nitrato de potasio, el componente principal del salitre. Este tema relaciona los temas aprendidos con la historia de Chile y la importancia que tuvo este mineral en el desarrollo de la zona norte del país. Para practicar más (página 97) tiene como objetivo proponer a los estudiantes actividades complementarias para avanzar en sus aprendizajes, al proponer investigar otros modelos del átomo, que no son propuestos por los programas de estudio, el estudiante es capaz de darse cuenta de la complejidad de la ciencia como constructo de la realidad. Además la confección de mapas conceptuales puede permitir al estudiante ordenar sus conocimientos y compartirlos.

SUGERENCIAS METODOLÓGICAS Y ESTRATEGIAS DIFERENCIADAS Los estudiantes activos tendrán una buena oportunidad para participar y colaborar con el desarrollo de la lección. El docente debe motivarlos con preguntas tipo: ¿Cómo podemos predecir la forma de una molécula o la distribución de electrones? ¿Qué pasaría si no se supiera la forma de las moléculas? ¿Qué se debe aprender sobre la distribución de electrones para entenderla forma delas moléculas? ¿Por qué se debe conocer la estructura de las moléculas y su forma?

ACTIVIDADES COMPLEMENTARIAS Páginas web de apoyo: A continuación se presentan tres direcciones donde se pueden visualizar geometrías moleculares de muchas moléculas: • http://www.educaplus.org/moleculas3d/index.html • http://www.3dchem.com/table.asp • http://dec.fq.edu.uy/ecampos/catedra_inorganica/general1/geometria/tabla.html Se sugiere pedir a los estudiantes realizar la estructura de Lewis de 5 o 10 moléculas a elección del docente, para que luego predigan su geometría molecular, y después comprobada en alguna de las direcciones anteriormente expuestas. Es importante notar que las orientaciones de cada una de las páginas es diferente, por lo que organizan la información de manera distinta y no contienen las mismas moléculas.



6/12/13 13:22:49

LECTURA COMPLEMENTARIA ¿POR QUÉ SE ROMPEN LOS OBJETOS? Lo que se muestra a continuación, es parte de un artículo científico titulado “Por qué se rompen los objetos” publicado en la edición de diciembre de 1999 de la revista española “Investigación y ciencia”.

UNA NUEVA PERSPECTIVA DE LOS ENLACES QUÍMICOS El modelo clásico representa los enlaces químicos mediante varillas que conectan átomos. No sirve para describir por qué se rompen las cosas. En realidad, las varillas simbolizan nubes de carga electrónica, que pierden densidad cuando los átomos se separan. Como esta carga nunca desaparece, no existe ninguna indicación de que ha ocurrido una fractura. Para encontrar qué desaparece cuando los enlaces se rompen, hemos de fijarnos en la topología de la densidad de carga, que describe las conexiones dentro de grupos de átomos.

enlace

átomo

La densidad de carga en dos dimensiones se asimila a un mapa de montaña. Los picos representan las concentraciones máximas de densidad de carga, que corresponden al núcleo de los átomos; una cuenca da idea de una zona de baja densidad de carga, y las aristas que unen dos picos designan enlaces químicos. La topología de la densidad de carga equivale a la presentación tradicional de la estructura molecular porque sus componentes se corresponden uno a uno.

Cuando se estira un material los átomos se separan y la carga a lo largo del enlace disminuye. El enlace se rompe –y deja de existir como conexión topológica entre átomos– cuando el punto menos elevado de la cresta pasa bajo el nivel del fondo de la cuenca.

70 Química I medio


rotura de enlace



INFORMACIÓN COMPLEMENTARIA A continuación se presentan las geometrías no presentes en el texto del estudiante (AX5 y AX6). Tipo de molécula

AB2E

Número total de pares de electrones

Número de pares enlazantes

Número de pares libres

3

2

1

Distribución de los pares de electrones* A

Geometría de la molécula o ion

Ejemplos

Angular

B

B

Trigonal plana

AB3E

4

3

1

A

B

B

B

Piramidal trigonal

Tetraédrica

AB2E2

4

2

A

2

B

B

Angular

T etraédrica B

AB4E

5

4

B

A

1

B

B

T etraédrica distorsionada (o de “sube y baja”)

Bipiramidal trigonal B

AB3E2

5

3

2

B

A

Con forma de T

B

Bipiramidal trigonal B

AB2E3

5

2

A

3

Lineal

B

Bipiramidal trigonal B B

AB5E

6

5

1

B A

B

B

Piramidal cuadrada

Octaédrica

AB4E2

6

4

2

B

B Cuadrada plana

A B

B

Octaédrica * Las líneas grises se utilizan para mostrar la forma general, no los enlaces.

EJEMPLOS DE LA VIDA COTIDIANA Las propiedades de las cosas que usamos se relacionan directamente con las propiedades que tienen los enlaces de los átomos que las forman. Por ejemplo, la goma de las suelas de los zapatos no conducen la electricidad, como tampoco lo hacen la madera de los lápices de grafito (aunque el grafito sí lo hace). Por otro lado, nunca hemos visto sal fundida o derretida a no ser que se alcancen los 801°C. Guía Didáctica del docente 71


6/12/13 13:22:53

PROPUESTA EVALUACIÓN TIPO PSU 1 El enlace donde los electrones del enlace son do-

nados por un único elemento se conoce como enlace: A) Iónico B) Dativo C) Metálico D) Covalente polar E) Covalente apolar

2 Al comparar los enlaces covalentes simples con

los múltiples, es FALSO decir que los segundos: A) Son más cortos. B) Son más energéticos. C) Son menos estables. D) Son más fuertes. E) Ninguna de las anteriores.

3 A diferencia de los compuestos iónicos, los com-

puestos covalentes: A) Se disocian al entrar en agua. B) Tienen bajos puntos de fusión. C) Son solubles en agua. D) Poseen altos puntos de ebullición. E) Conducen la corriente eléctrica.

4 Las estructuras de Lewis permiten apreciar:

A) B) C) D) E)

La geometría molecular. El tamaño de la moléculas. El largo de los enlaces en la molécula. La energía de los enlaces de la molécula. Los electrones de valencia de un elemento.

5 Sabiendo que el azufre (S) y el oxígeno (O) perte-

necen al grupo VIA, es posible afirmar que el SO2 tiene geometría: A) Lineal B) Plana trigonal C) Tetraédrica D) Piramidal E) Angular

72 Química I medio


6 Si el fósforo (P) pertenece al grupo VA y el cloro

(Cl) al VIIA, entonces, el PCl3 tiene geometría: A) Lineal B) Plana trigonal C) Tetraédrica D) Piramidal E) Angular

7 En la tabla siguiente se muestran las electronega-

tividades de algunos elementos. Elemento

Li

Electronegatividad

1,0 0,8 1,5 3,5 4,0 2,8

Na

Be

O

F

Br

El compuesto que en disolución acuosa aumenta la conductividad del agua en mayor proporción que los otros compuestos es: A) NaF B) Be2O C) LiF D) NaBr E) Br2 8 Un grupo de estudiantes debe determinar el tipo

de enlace que presenta un compuesto. La información que tienen señala: “este compuesto es soluble en un solvente apolar, y es mal conductor del calor y de la electricidad”. ¿Qué tipo de enlace presenta el compuesto? A) Enlace iónico. B) Enlace metálico. C) Enlace covalente polar. D) Enlace covalente apolar. E) Enlace covalente coordinado.




Curso: I.


______ Al unirse dos elementos con alta diferencia de electronegatividad se forma un enlace covalente.

2

______ En un enlace covalente pueden participar 2, 4 o 6 electrones.

3

______ El símbolo de Lewis de un elemento del grupo VA muestra dos pares de electrones libres y un electrón desapareado.

4

______ Los compuestos iónicos se organizan en redes cristalinas.

5

______ Los compuestos iónicos conducen la electricidad en cualquier estado físico.

6

______ El enlace dativo se caracteriza por la compartición igualitaria de los electrones.

7

______ En las sustancias reticulares, sus átomos se mantienen unidos por enlaces covalentes.

8

______ Los compuestos iónicos son duros y frágiles.


A 1. Enlace metálico 2. Compartición de electrones 3. Símbolos de Lewis 4. Ductilidad y maleabilidad 5. Transferencia de electrones 6. Aislantes eléctricos 7. Altos puntos de fusión y ebullición 8. Polaridad

B _____ Moléculas covalentes _____ Especies metálicas _____ Enlace iónico _____ Modelo del mar de electrones _____ Metaloides _____ Deformación de la nube electrónica _____ Especies iónicas _____ Enlace covalente _____ Electrones de valencia



6/12/13 13:22:56

SOLUCIONARIO I. ACTIVIDADES COMPLEMENTARIAS Comentario: hecho al dar la actividad. II. PROPUESTA EVALUACIÓN TIPO PSU 1

2

3

4

5

6

7

8

B

E

B

E

E

D

A

D


F. Se forma un enlace iónico.

2

V

3

F. Dicho símbolo de Lewis debe presentar 1 par libre y 3 electrones desapareados.

4

V.

5

F. Sólo fundidos (líquidos) o disueltos.

6

F. Se caracteriza porque los dos electrones del enlace son donados por un único elemento.

7

V

8

V

II. Términos pareados (orden descendente de números de la columna B; debe sobrar uno) 6 4 5 1 (vacío) 8 7 2 3

74 Química I medio





Mejor juntos que separados 1. Interés por conocer la realidad y utilizar el conocimiento 2. Comprender y valorar la perseverancia, el rigor y el cumplimiento, la flexibilidad y la originalidad.


1. Describir investigaciones científicas clásicas o contemporáneas relacionadas con los conocimientos del nivel. 2. Organizar e interpretar datos, y formular explicaciones, apoyándose en las teorías y conceptos científicos en estudio. 3. Valorar el conocimiento del origen y el desarrollo histórico de conceptos y teorías, reconociendo su utilidad para comprender el quehacer científico y la construcción de conceptos nuevos más complejos. 4. Comprender la importancia de las teorías e hipótesis en la investigación científica y distinguir entre unas y otras.


1. Distinguir, comprender y aplicar la distribución espacial de una molécula a partir de las propiedades electrónicas de los elementos que la forman. 2. Describir y comprender las fuerzas mediante las cuales una sustancia se relaciona consigo misma o con otra (fuerzas intermoleculares), aplicando luego este conocimiento para explicar fenómenos cotidianos como que el azúcar se disuelve en agua.

1. Distribución espacial de moléculas a partir de las propiedades electrónicas de los átomos constituyentes. Geometría molecular y electrónica. 2. Modelo de repulsión de pares de electrones de la capa de valencia. CONTENIDO MÍNIMO OBLIGATORIO 3. Fuerzas intermoleculares que permiten mantener unidas diversas moléculas entre sí y con otras especies: atracción dipolo-dipolo, atracción ión-dipolo, fuerzas de atracción de Van der Waals, fuerzas de repulsión de London y puente de hidrógeno. HABILIDADES DE PENSAMIENTO CIENTÍFICO

1. Organizar e interpretar datos relacionados con las propiedades periódicas de los elementos. 2. Formular explicaciones, apoyándose en las teorías y conceptos relacionados con el enlace químico.

PRERREQUISITOS En la siguiente lección, los prerrequisitos necesarios para comenzar son: • Las propiedades periódicas de los elementos y su variación en el sistema periódico: electronegatividad, potencial de ionización, radio atómico, radio iónico, volumen atómico, electroafinidad. • Construcción de la configuración electrónica de distintas sustancias, a partir del principio de exclusión de Pauli, el principio de mínima energía de Aufbau y la regla de Hund. • Electrones de valencia.



6/12/13 13:22:59

ORIENTACIONES METODOLÓGICAS Actividad inicial (Página 148) Se trata de una actividad de reconocimiento y comprensión. El objetivo de la actividad es que los estudiantes puedan hace un registro de aquellos contenidos que manejan de la lección anterior. Es un instancia que debe aprovechar el docente para hacer una evaluación de proceso y tomar medidas antes de continuar. Se trabaja la habilidad de reconocer, comparar, redactar y comunicar. Comparte lo que sabes (Página 149) Se trata de una actividad de reconocimiento. El objetivo de la actividad es que el docente pueda identificar las ideas previas de los estudiantes referente a los nuevos contenidos y a partir de ellos diseñar estrategias. Se trabaja la habilidad de comunicar. Actividad 12 (Página 151) Se trata de una actividad de análisis y comprensión. El objetivo de la actividad es que los estudiantes organicen e infieran una regla de determinación para sustancias polares y apolares. El docente debe respetar la creatividad de los estudiantes y guiarlos a una conclusión válida para todos. Se trabaja la habilidad de inferir, comparar, contrastar y comunicar. Actividad 13 (Página 151) Se trata de una actividad de aplicación. El objetivo de la actividad es que los estudiantes, con la ayuda del docente, apliquen la regla encontrada y la expongan a evaluación de resultado concretados a partir de las predicciones. Se trabaja la habilidad de inferir, fundamentar, argumentar y compartir. Actividad 14 (Página 155) Se trata de una actividad de comprensión. El objetivo de la actividad es que los estudiantes puedan hacer una predicción a partir de datos y estructuras. Se trabaja la habilidad de analizar, inferir, comparar, contrastar y comunicar. Actividad 15 (Página 156) Se trata de una actividad de comprensión. El objetivo de la actividad es que los estudiantes puedan explicar un fenómeno dado a partir de aprendizajes obtenidos de las lecciones anteriores. Se trabaja la habilidad de inferir, comparar, evaluar y comunicar. Desafío (Página 151) Se trata de una actividad de comprensión. El objetivo de la actividad es que los estudiantes relacionen polaridad con simetría y orden. Se trabaja la habilidad de inferir, comparar, evaluar y comunicar. Desafío (Página 154) Se trata de una actividad de análisis. El objetivo de la actividad es que los estudiantes integren los contenidos vistos para explicar las propiedades y anomalías, como la del agua. Se trabaja la habilidad de inferir y evaluar. Para pensar (Página 153) Se trata de una actividad de comprensión. El objetivo de la actividad es que los estudiantes relacionen la electronegatividad de los átomos con la capacidad de formar puentes de hidrógeno. De esta manera, y con la ayuda del docente, los estudiantes dejan atrás la idea del enlace puente de hidrógeno solo como una definición más que aprender. Se trabaja la habilidad de inferir, comparar, contrastar y comunicar.

76 Química I medio




Para pensar (Página 157) Se trata de una actividad de comprensión y análisis. El objetivo de la actividad es que los estudiantes relacionen polaridad con aumento de la agitación térmica y posterior aumento de la temperatura, por tanto con las sustancias apolares no debería haber efecto de un microondas. Se trabaja la habilidad de inferir, contrastar y comunicar. Para pensar (Página 158) Se trata de una actividad de aplicación. El objetivo de la actividad es que los estudiantes relacionen polaridad con la capacidad que tienen los detergentes de quitar las manchas, por tanto deben existir sustancias que no puedan ser removidas por características polares. Se trabaja la habilidad de inferir, contrastar y comunicar. Averígualo (Página 153) Se trata de una actividad de investigación. Tiene como objetivo que los estudiantes entren en contacto con el desarrollo de las teorías y conceptos esenciales para seguir adquiriendo los aprendizajes esperados. Es muy importante que los docentes comenten con sus estudiantes, las respuestas de estas actividades, para potenciar la habilidad de comunicación y el llegar a acuerdos. Practice your english (Página 155) El objetivo de esta actividad es que el estudiante tome contacto con una idea fundamental, no solo de la química, sino también de la física y la biología. Lecturas para profundizar: Tienen como principal objetivo que el alumno practique la habilidad de conseguir información de otras fuentes bibliográficas y contrastar, relacionar y profundizar su conocimiento. “La química en tu vida” (página 158) La lectura presenta a los estudiantes la posibilidad de relacionar los conceptos vistos en una situación cotidiana como es lavar la ropa. Los estudiantes deben darse cuenta que las propiedades polares determinan muchas características de las sustancias. “Química y tecnología” (página 157) A partir de la lectura, los estudiantes pueden tomar contacto con una aplicación tecnológica del conocimiento de la polaridad de las moléculas. En el funcionamiento de un microondas, se observa como un campo eléctrico puede cambiar la polaridad de las moléculas y así subir la temperatura. Los estudiantes, guiados por el docente, relacionar la polaridad con el aumento de la agitación térmica y con el posterior aumento de la temperatura. Para practicar más (página 159) tiene como objetivo proponer a los estudiantes actividades complementarias para avanzar en sus aprendizajes, al proponer investigar otros modelos del átomo, que no son propuestos por los programas de estudio.



6/12/13 13:23:00

SÍNTESIS DE LA UNIDAD Se propone a los estudiantes repasar los principales conceptos y contenidos de la unidad en la resolución de un crucigrama. La actividad tiene como principal objetivo que los estudiantes a partir de una actividad repasen conceptos y contenidos en una relectura de la unidad, de esta manera habilidades como inferir, comprender, reconocer, análisis; se ponen al servicio de un logro mayor.

EVALUACIÓN FINAL DE LA UNIDAD Se entrega una serie de ejercicios en formato PSU, para que el docente pueda medir los aprendizajes de toda la unidad y tomar medidas en caso que los resultados sean bajos. Además se proponer actividades de desarrollo que tienen como objetivo que el estudiante aplique lo aprendido a situaciones nuevas y pueda comunicar, redactar, resumir y reordenar ideas.

SUGERENCIAS METODOLÓGICAS Y ESTRATEGIAS DIFERENCIADAS El docente debe motivar con preguntas tipo: ¿Cómo una propiedad como la polaridad puede estar al servicio de la humanidad? ¿Qué pasaría si las moléculas no presentará polaridad? ¿Qué característica de la polaridad permite a una molécula permanecer unida? ¿Por qué un detergente puede sacar la suciedad?

ACTIVIDADES COMPLEMENTARIAS Representación gráfica: Que los estudiantes, realicen representaciones gráficas (dibujos) de la solvatación de: a) Sal de mesa (cloruro de sodio, NaCl) en agua b) Etanol (C2H5OH) en agua c) Amoniaco en agua Considerando las estructuras de las especies en cuestión, las fuerzas intermoleculares que se establecen y las geometrías moleculares de cada una de las moléculas.

INFORMACIÓN COMPLEMENTARIAS Las fuerzas intermoleculares son un fenómeno cotidiano que muchas veces pasa desapercibido. Al respecto, recomendamos: • Disolución de sal de mesa (NaCl) en agua y de metanol (CH3OH) en agua: En el siguiente link se puede apreciar la solvatación de un compuesto iónico y de un compuesto covalente polar, con la respectiva comparación. http://www.mhhe.com/physsci/chemistry/animations/chang_7e_esp/clm2s3_4.swf

78 Química I medio




La narración está en inglés y aunque la idea se entiende a través de las imágenes, ésta puede ser una buena instancia para desarrollar trabajo interdisciplinario con el subsector de inglés. • Material de apoyo sobre fuerzas intermoleculares. En la siguiente dirección encontrará información –en forma de diapositivas sobre fuerzas intermoleculares: http://catedras.quimica.unlp.edu.ar/correlacion/Info_Promo/M aterial%20Complementario/Diapos/Exactas/FzasIntemol_liquidos.pdf

LECTURA COMPLEMENTARIA ENLACE METÁLICO El enlace metálico ocurre en los metales puros y en las aleaciones. Como en el enlace covalente, los átomos comparten pares de electrones; pero, en el metálico, muchos átomos comparten muchos electrones. Los electrones de valencia de un metal puro, como la plata o el cobre, forman un chorro de electrones que fluyen libremente a través de la pieza de metal. Como los electrones no pertenecen a ningún átomo en particular, los átomos existen como iones positivos, que se neutralizan con las cargas negativas de todos los electrones. Los metales forman una red cristalina, como se aprecia en la figura 1. Este modelo de enlace explica muchas propiedades de los metales. En seguida se describen algunas de ellas:

Figura 1. En el enlace metálico, los metales se comportan como iones, sus cargas se neutralizan con los electrones móviles.

• La alta densidad que poseen los metales es provocada por el reducido espacio que existe entre los iones positivos. • La maleabilidad (capacidad de ser moldeados con herramientas) se debe a que las capas de cationes metálicos se deslizan unas sobre otras. • La conducción del calor y la electricidad está asociada con el libre movimiento de los electrones entre las capas de la red. Tomado y adaptado de: http://www.conevyt.org.mx/cursos/inea/ineapdfs/proped/cnatural/a113_115.pdf

EJEMPLOS DE LA VIDA COTIDIANA Las propiedades del agua (tales como la tensión superficial de las gotas de agua, una película de agua sobre una superficie metálica) determinan fenómenos que podemos observar, como un “guatazo” de una persona que expone demasiada superficie en una salto a la piscina, o esos insectos capaces de caminar sobre el agua sin hundirse. Se debe poner atención al efecto de los jabones, los cuales permiten que el agua “moje mucho más” al romper estas interacciones entre moléculas de agua. También se puede reflexionar sobre el hecho que existan sustancias gaseosas, sólidas, liquidas o los cambios de estado en función de las uniones moleculares.



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PROPUESTA EVALUACIÓN TIPO PSU 1 Las interacciones que establecen entre sí dos mo-

5 Las moléculas de ácido fluorhídrico (HF) se unen

2 De las siguientes fuerzas intermoleculares, ¿cuál

6 Las moléculas de dióxido de carbono (CO2) se

léculas polares cualquiera reciben el nombre de: A) Fuerzas ion-dipolo B) Fuerzas dipolo-dipolo C) Fuerzas de dispersión D) Puentes de hidrógeno E) Enlace covalente polar

es la más débil? A) Fuerzas dipolo-dipolo B) Fuerzas de dispersión C) Puentes de hidrógeno D) Fuerzas ion-dipolo E) Ninguna, pues todas tienen la misma intensidad

3 El uso de los detergentes como agentes limpiado-

res se basa en el principio “semejante disuelve a semejante”, el cual establece una relación entre la molécula de detergente y la molécula de suciedad, que se refiere a: A) Los enlaces químicos de ambas. B) La polaridad de ambas. C) Las masas de ambas. D) Los tamaños de ambas. E) Ninguna de las anteriores.

4 Una molécula será polar si:


Los momentos dipolares dentro de ella, se cancelan entre sí. Los momentos dipolares dentro de ella, no se cancelan entre sí. Su átomo central se une a átomos con diferentes electronegatividades. Solo I Solo II Solo III I y III II y III

80 Química I medio


entre sí, principalmente, por: A) Fuerzas ion-dipolo B) Fuerzas dipolo-dipolo C) Fuerzas de dispersión D) Puentes de hidrógeno E) Enlace iónico

mantienen unidas entre sí por: A) Fuerzas ion-dipolo B) Fuerzas dipolo-dipolo C) Fuerzas de dispersión D) Puentes de hidrógeno E) Enlace covalente polar

6 El agua (H2O) presenta un punto de ebullición

anormalmente alto (100°C). Esto se debe a que sus moléculas: A) Son de gran tamaño. B) Interactúan entre sí. C) Tienen enlaces covalentes polares. D) Son apolares. E) Ninguna de las anteriores.

6 Si las moléculas apolares son simétricas y las po-

lares asimétricas, ¿cuál de las siguientes moléculas es simétrica? A) CHCl3 B) H2O C) CH3F D) NH4+ E) SO2




Fecha:


______ Decir “molécula polar” es igual que decir “enlace polar”.

2

______ Todas las interacciones moleculares tienen la misma intensidad.

3

______ El punto de fusión de las sustancias se relaciona con las fuerzas intermoleculares.

4

______ Los materiales impermeables lo son porque sus moléculas no pueden interactuar con las moléculas de agua.

5

______ Los jabones son moléculas que tienen una porción polar y una apolar.

6

______ La polaridad de una molécula depende de su geometría y de los enlaces en su interior.

7

______ Las moléculas apolares muestran una forma regular (igual por todos lados).

8

______ El agua tiene geometría lineal.


A 1. Disolución de sal de mesa en agua 2. Momentos dipolares cancelables 3. Interacciones débiles 4. Detergentes 5. Fuerzas entre moléculas de agua 6. Fuerzas dipolo-dipolo 7. Geometría molecular 8. Asimetría

B _____ Fuerzas ion-dipolo _____ Semejante disuelve semejante _____ Molécula polar _____ Puentes de hidrógeno _____ Molécula polar con molécula polar _____ Molécula polar con molécula apolar _____ Molécula apolar _____ Fuerzas de London _____ Repulsión de electrones



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SOLUCIONARIO I. ACTIVIDADES COMPLEMENTARIAS Comentario: Es importante que en el caso de la sal, la solvatación implique la disociación de la especie iónica (fuerzas ion-dipolo); que para el etanol esta moléculas covalente permanezca unida (puentes de hidrógeno entre todos los O-H presentes) y que la interacción del amoniaco con el agua sea claramente por puente de hidrógeno. II. PROPUESTA EVALUACIÓN TIPO PSU 1

2

3

4

5

6

7

8

B

B

B

E

D

C

B

D


F. La polaridad de una molécula es producto de la geometría molecular y de la polaridad de los enlace.

2

F. Las más fuertes son las ion-dipolo y las más débiles las de dispersión.

3

V

4

V

5

V

6

V

7

V

8

F. El agua tiene geometría angular.

II. Términos pareados (orden descendente de números de la columna B; debe sobrar uno) 1 4 8 5 6 (vacío) 2 3 7

82 Química I medio




ID UN

AD

4

LEYES PONDERALES Y ESTEQUIOMETRÍA Presentación de la Unidad En esta unidad se espera que en esta unidad los estudiantes comprendan que los compuestos químicos comunes se forman por la combinación de elementos en proporciones definidas y que eso se traduce en leyes químicas que se deben conocer.

PROPUESTA DE PLANIFICACIÓN DE LA UNIDAD LECCIÓN


1. ¿Cómo se combinan los elementos?

Distinguir las leyes de la combinación química en reacciones químicas que dan origen a compuestos comunes.


1. Explican la ley de conservación de la materia en una reacción química, en términos macroscópicos, de acuerdo a la conservación de la masa y la cantidad de átomos. 2. Exponen la ley de las proporciones definidas a partir del análisis de los constituyentes de un compuesto químico. 3. Predicen la formación de compuestos distintos con los mismos elementos constituyentes, a partir de la ley de las proporciones múltiples.


- Piénsalo y compártelo (Pág. 165) - Actividad inicial (Pág. 166) - Comparte lo que sabes (Pág. 167) - Actividad 1 (Pág. 169) - Actividad 2 (Pág. 170) - Actividad 3 (Pág. 171) - Actividad 4 (Pág. 173) - Actividad 5 (Pág. 173) - Actividad 6 (Pág. 176) - Actividad 7 (Pág. 184) - Guía de ejercicios (Pág. 184) - Desafío (Pág. 175) - Desafío (Pág. 183) - Para pensar (Pág. 170) - Para pensar (Pág. 174) - Para pensar (Pág. 179) - Averígualo (Págs. 167, 178) - Practice your english (Pág. 180)


- ¿Cuánto aprendí de esta lección? (Pág. 185)

TIEMPO

8 horas



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2. ¿Cómo contamos la materia? ¿1 materia, 2 materias, 3 materias, 4….? El mol y estequiometría

1. Establecer relaciones cuantitativas en diversas reacciones químicas. 2. Aplicar las leyes ponderales y los conceptos de estequiometría en resolución de problemas, que reflejan el dominio de los contenidos y de los procesos involucrados.

1. Identifican el mol como unidad de una magnitud denominada cantidad de sustancia, aplicable a cálculos estequiométricos. 2. Calculan la masa molecular y molar de un compuesto a partir de su fórmula y de la masa atómica y molar de sus elementos constituyentes. 3. Representan reacciones químicas en una ecuación de reactantes y productos. 4. Formulan explicaciones y conclusiones del comportamiento de reactantes y productos de acuerdo a las leyes ponderales. 5. Aplican principios de estequiometría a reacciones químicas de utilidad industrial y ambiental, por ejemplo, lluvia ácida, formación de amoníaco para fertilizantes.




84 Química I medio


- Actividad inicial (Pág. 186) - Comparte lo que sabes (Pág. 187) - Actividad 8 (Pág. 188) - Actividad 9 (Pág. 190) - Actividad 10 (Pág. 190) - Actividad 11 (Pág. 190) - Actividad 12 (Pág. 192) - Actividad 13 (Pág. 196) - Actividad 14 (Pág. 199) - Actividad 15 (Pág. 201) - Guía de ejercicios (Pág. 201) - Desafío (Pág. 189) - Desafío (Pág. 190) - Desafío (Pág. 196) - Desafío (Pág. 198) - Para pensar (Pág. 189) - Para pensar (Pág. 193) - Para pensar (Pág. 199) - Para pensar (Pág. 200) - Averígualo (Págs. 188 y 204) - Practice your english (Pág. 197) - Laboratorio (Págs. 202 y 203)

- ¿Cuánto aprendí de esta lección? (Pág. 205)

8 horas

¿Cómo se combinan los elementos? 1. Interés por conocer la realidad y utilizar el conocimiento. 2. Comprender y valorar la perseverancia, el rigor y el cumplimiento, la flexibilidad y la originalidad. 1. Describir investigaciones científicas clásicas o contemporáneas relacionadas con los conocimientos del nivel. 2. Organizar e interpretar datos, y formular explicaciones, apoyándose en las teorías y conceptos científicos en estudio. 3. Valorar el conocimiento del origen y el desarrollo histórico de conceptos y teorías, reconociendo su utilidad para comprender el quehacer científico y la construcción de conceptos nuevos más complejos. 4. Comprender la importancia de las teorías e hipótesis en la investigación científica y distinguir entre unas y otras. 1. Distinguir las leyes de la combinación química en reacciones químicas que dan origen a compuestos comunes.


1. Leyes de la combinación química en reacciones químicas que dan origen a compuestos comunes: ley de conservación de la materia, ley de las proporciones definidas y ley de las proporciones múltiples.


1. Manifestar interés por conocer más sobre la realidad y utilizar sus conocimientos al estudiar los fenómenos abordados en la unidad.



PRERREQUISITOS En la siguiente lección, los prerrequisitos necesarios para comenzar son: • Transformaciones fisicoquímicas en la vida cotidiana. • Representación de las reacciones químicas por medio de ecuaciones químicas.

ORIENTACIONES METODOLÓGICAS Piénsalo y compártelo (Página 165) Se trata de una actividad de aplicación. La actividad tiene como objetivo que los estudiantes apliquen las experiencias cotidianas en a la comprensión de una reacción química. El docente tiene la oportunidad de utilizar esta información como prerrequisitos vistos en años anteriores. Se trabaja la habilidad de reconocer, comparar y comunicar. Actividad inicial (Página 166) Se trata de una actividad de reconocimiento. El objetivo de la actividad es que los estudiantes sean capaces de reconocer y compartir sus ideas previas respecto a los contenidos fundamentales de los prerrequisitos. Se trabaja la habilidad de reconocer, comprender y comunicar. Comparte lo que sabes (Página 167) Se trata de una actividad de reconocimiento. El objetivo de la actividad es que los estudiantes sean capaces de reconocer y compartir sus ideas previas respecto a los contenidos fundamentales de la lección. Se trabaja la habilidad de reconocer, comprender y comunicar. Actividad 1 (Página 169) Se trata de una actividad de comprensión. El objetivo de la actividad es que los estudiantes interpreten un gráfico a la luz de la lectura de la página 169 y después infieran las medidas preventivas. Se trabaja la habilidad de inferir, comparar, contrastar y comunicar. Actividad 2 (Página 170) Se trata de una actividad de aplicación. La actividad tiene como objetivo que los estudiantes apliquen lo visto en la lección a la determinación de fórmulas empíricas a partir de fórmulas moleculares. Se trabaja la habilidad de comparar, inferir y comunicar. Actividad 3 (Página 171) Se trata de una actividad de aplicación. La actividad tiene como objetivo que los estudiantes usen la tabla periódica para calcular la masa molecular de compuestos químicos a partir de sus fórmulas químicas. Se trabaja la habilidad de hacer uso de las matemáticas en ecuaciones empíricas. Actividad 4 (Página 173) Se trata de una actividad de aplicación. El objetivo de la actividad es que los estudiantes determinen la composición porcentual, usando tabla periódica y masa molecular calculada en la actividad 3. Se trabaja la habilidad de calcular, inferir y comunicar. Actividad 5 (Página 173) Se trata de una actividad de evaluación y análisis. El objetivo de a actividad es que los estudiantes integren los conceptos vistos en la resolución de un problema, es decir, referirse a la importancia de la composición porcentual. Se trabaja la habilidad de inferir. Guía Didáctica del docente 85


6/12/13 13:23:14

Actividad 6 (Página 176) Se trata de una actividad de aplicación. La actividad tiene como objetivo que los estudiantes resuelvan ejercicios tipo con información dada. El docente puede guiar a los estudiantes en la comprensión de las unidades. Se trabaja la habilidad comprender y comunicar. Actividad 7 (Página 184) Se trata de una actividad de aplicación. El objetivo dela actividad es que los estudiantes puedan balancear ecuaciones químicas para poner en practica la ley de conservación de la masa. El docente debe guiar a los estudiantes, y tratar de no resolver el los problemas. Se trabaja la habilidad de inferir, comparar, probar hipótesis y comunicar. Guía de ejercicios (Página 184) Se trata de una actividad integradora. El objetivo de la actividad es que el estudiante pueda ejercitar los diferentes métodos para hacer cálculos en química y a la vez repasar ideas importantes. El docente puede usar esta guía como una evaluación de procesos. Se trabaja la habilidad de inferir, comparar, contrastar y comunicar. Desafío (Página 175) Se trata de una actividad de investigación, comprensión y aplicación. El objetivo de la actividad es que los estudiantes busquen una definición, la apliquen a compuestos químicos y finalmente relaciones la definición con la composición de ciertas sustancias, en especial las producidas por seres vivos. Se trabaja la habilidad de investigar, comparar y aplicar. Desafío (Página 183) Se trata de una actividad de aplicación. El objetivo de la actividad es que los estudiantes se enfrenten a lo complejo que poder ser equilibrar una ecuación química. Se trabaja la habilidad de analizar, inferir, comparar, probar hipótesis y comunicar. Para pensar (Página 170) Se trata de una actividad de análisis. El objetivo de la actividad es que los estudiantes puedan inferir la importancia de las reglas estequiométricas antes de enfrentarse a los ejercicios de estequiometría. Se trabaja la habilidad de inferir y comunicar. Para pensar (Página 174) Se trata de una actividad de comprensión. El objetivo de la actividad es que los estudiantes profundicen loa métodos para determinar formulas empíricas y moleculares en química. Se trabaja la habilidad de síntesis y comunicación. Para pensar (Página 179) Se trata de una actividad de análisis y evaluación. La actividad tiene como objetivo que los estudiantes evalúen el aporte de una persona a la sociedad y a la historia de la ciencia. Para lograr el objetivo el estudiante debe conocer la vida de otros personajes que aportaron al desarrollo de la ciencia. Se trabaja la habilidad de inferir. Averígualo (Páginas 167, 178) Se tratan de actividades de investigación. Tienen como objetivo que los estudiantes entren en contacto con el desarrollo de las teorías y conceptos esenciales para seguir adquiriendo los aprendizajes esperados. Es muy importante que los docentes comenten con sus estudiantes, las respuestas de estas actividades, para potenciar la habilidad de comunicación y el llegar a acuerdos. Practice your english (Página 180) El objetivo de esta actividad es que el estudiante tome contacto con una idea fundamental, que existe transversalidad de los conocimientos. Esta actividad indica un aspecto de la ley de conservación de la masa.

86 Química I medio




Lecturas para profundizar: Tienen como principal objetivo que el alumno practique la habilidad de conseguir información de otras fuentes bibliográficas y contrastar, relacionar y profundizar su conocimiento. “Química y tecnología” (página 177) El objetivo de esta lectura es que los estudiantes tomen conciencia de los alcances de la química en nuestra vida cotidiana. Si el recurso es bien manejado, se obtienen muchos beneficios, pero si existe un mal manejo todos podemos salir perjudicados. Puede ser una buena instancia para debatir respecto a los avances de la ciencia y el cuidado del medio ambiente. “¡Es un clásico!” (Página 179) EL objetivo de esta lectura es que el estudiante tome contacto con la vida y obra de un científico destacada y como puede llevarse el proceso científico por una sola persona. El docente debe profundizar en la idea que los científicos son personas normales que tienen una vida normal y que sus logros son el fruto del esfuerzo y la constancia. “Lectura científica” (Página 169) La siguiente lectura tiene como objetivo que los estudiantes relaciones los contenidos vistos con experiencias en la vida cotidiana. Además, pueden reflexionar respecto a los riesgos de una sustancia química que se forma cuando algo no combustiona de forma completa. Para practicar más (página 185) Tiene como objetivo proponer a los estudiantes actividades complementarias para avanzar en sus aprendizajes, al proponer investigar otros modelos del átomo, que no son propuestos por los programas de estudio, el estudiante es capaz de darse cuenta de la complejidad de la ciencia como constructo de la realidad. Además, la confección de mapas conceptuales puede permitir al estudiante ordenar sus conocimientos y compartirlos.

SUGERENCIAS METODOLÓGICAS Y ESTRATEGIAS DIFERENCIADAS El docente debe motivarlos con preguntas tipo: ¿Cómo podemos calcular y probar la ley de conservación de la masa en una ecuación química? ¿Qué pasaría si la ley de conservación de la masa no se cumpliese? ¿Qué se debe tener en cuenta para resolver adecuadamente el balance de una ecuación química? ¿Por qué se debe conocer los cocientes de las moléculas en una ecuación química?

ACTIVIDADES COMPLEMENTARIAS Representación física: Que los estudiantes escojan una reacción química cualquiera y representen sus reactantes y productos, utilizando plasticina o algún material similar, cumpliendo, por supuesto, la ley de conservación de la masa. Para esto, se recomienda que los estudiantes escojan colores o formas para representar los átomos de diferentes elementos. Una vez realizada la actividad, pedirles que respondan la siguiente pregunta: ¿Cómo queda demostrada la ley de conservación de la masa en su representación de esta reacción química?



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INFORMACIÓN COMPLEMENTARIA • Tutorial (de la Universidad autónoma de Guadalajara) que utiliza múltiples ecuaciones de combustión con ejercicios incorporados y que se van verificando a medida que se avanza por el tutorial: http://crecea.uag.mx/flash/balanceo/balanceo_21.swf

LECTURA COMPLEMENTARIA LEY DE PROPORCIONES MÚLTIPLES La ley de las proporciones múltiples fue enunciada por John Dalton, en el año 1803, y es una importante ley estequiométrica. Fue demostrada en la práctica por el químico francés GayLussac. Esta ley indica que cuando dos elementos A y B, son capaces de combinarse entre sí para formar varios compuestos distintos, las distintas masas de B que se unen a una cierta masa de A, están en relación de números enteros y sencillos. Esta ley ponderal, fue la última en enunciarse. Dalton observó y estudió un fenómeno del que Proust (el químico que enunció la ley de las proporciones constantes) no se había percatado, y es que algunos elementos se combinan entre sí en distintas proporciones para originar compuestos distintos, debido a lo que hoy se conoce como los diferentes estados de oxidación de un elemento, que es lo que le permite combinarse en diferentes proporciones con otro elemento. Lo que Dalton observó es que estas diferentes proporciones guardan una relación entre sí. Por ejemplo, el cobre y el oxígeno pueden combinarse para formar dos óxidos de cobre distintos: el CuO y el Cu2O. En el caso del primer compuesto, 3,973 gramos de cobre se combinan con un gramo de oxígeno. En el segundo caso, 7,945 gramos de cobre se unen a cada gramo de oxígeno. Si hacemos la relación 7,945/3,973, obtenemos un número entero sencillo (el 2), tal como predijo Dalton. Lea todo en: Ley de las proporciones múltiples | La Guía de Química http://quimica.laguia2000.com/conceptos-basicos/ley-de-las-proporciones-multiples#ixzz2jMpX1d6H

EJEMPLOS DE LA VIDA COTIDIANA Por ejemplo, cuando tomamos agua pesamos más, pues tendremos en nuestro interior el agua que aporta con su masa a la masa total de nuestro cuerpo. Por otro lado, la ley de proporciones puede ejemplificarse con el número de jugadores en distintos tipos de deportes como fútbol, basquetbol, etc. Independiente de las personas, se debe respetar la proporción de jugadores, lo mismo ocurre con los compuestos, que tienen cierta cantidad de elementos, si estos cambian estaremos frente a una nueva sustancia. Para ejemplificar la proporción porcentual de una sustancia química se puede usar la analogía de una mochila, cuya masa total depende de la suma de todas las masas de lo que contenga.

88 Química I medio




PROPUESTA EVALUACIÓN TIPO PSU 1 La ley propuesta por J. Proust sobre la composi-

ción de un compuesto se llama: A) Ley de las proporciones múltiples. B) Ley de las proporciones definidas. C) Ley de conservación de la masa. D) Ley de la fórmula empírica. E) Ninguna de las anteriores.

2 Una ecuación química muestra sobre una reac-

ción todo lo siguiente, EXCEPTO: A) Productos de la reacción. B) Reactantes de la reacción. C) Estados de agregación de las especies. D) Cantidades necesarias de las especies. E) Rapidez de la reacción.

3 Una molécula masa la suma de:

A) B) C) D) E) 4

Los números atómicos de sus elementos. Las masas atómicas de sus átomos. Los protones de sus átomos. Los números másicos de sus elementos. Ninguna de las anteriores.

El aporte de un elemento a la masa de la molécula completa recibe el nombre de: A) Ecuación química B) Fórmula empírica C) Fórmula molecular D) Composición porcentual E) Ninguna de las anteriores

5 En la siguiente reacción química:

6 Un compuesto desconocido se compone de 24%

de Carbono (C), 6% de hidrógeno (H) y 70% de cloro (Cl). Sabiendo que H = 1 u.m.a.; C = 12 u.m.a.; Cl = 35,3 u.m.a., la fórmula empírica del compuesto es: A) CH4Cl B) CH3Cl C) CH2Cl D) CHCl E) CHCl2

7 Si se quema completamente 1 k de papel en un

ambiente con exceso de oxígeno se debe esperar que la masa de productos resultantes sea: A) Exactamente igual a 1 k B) Menor a 1 k C) Mayor a 1 k D) Prácticamente inexistente E) Imposible de predecir

8 Se tiene un compuesto cualquiera formado por

dos elementos, X y Z. Si su fórmula molecular es X2Z4, sin importar los elementos que X y Z representen, siempre se cumplirá que: A) El elemento Z aporta más masa a la molécula que el X. B) El elemento X aporta más masa a la molécula que el Z. C) La composición porcentual de X y Z es siempre la misma. D) La fórmula empírica es diferente de la molecular. E) Ninguna de las anteriores.

aH3PO4(ac) + bKOH(ac) → cK3PO4(ac) + dH2O(l) Las letras “a”, “b”, “c” y “d” representan los números que permiten balancear la ecuación. Entonces, los valores de “a”, “b”, “c” y “d” son, respectivamente: A) 1, 2, 3, 4 B) 1, 3, 1, 3 C) 1, 3, 2, 3 D) 2, 6, 2, 3 E) 2, 3, 2, 3



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Fecha:


______ La fórmula empírica muestra la relación real entre los átomos de una molécula.

2

______ La fórmula molecular es la mínima relación entre los átomos de una molécula.

3

______ La ley de proporciones múltiples explica que existan especies como el Cl2O7 y el Cl2O5.

4

______ Una molécula de agua obtenida en la montaña tiene la misma composición que una molécula de agua obtenida en el mar.

5

______ La composición porcentual muestra el aporte en masa que un elemento hace a la masa total de una molécula.

6

______ El balance de ecuaciones químicas busca que la masa de reactivos y productos sea igual.

7

______ En una reacción química ocurre rompimiento y formación de enlaces.

8

______ El benceno (C6H6) y el acetileno (C2H2) tienen la misma fórmula empírica.


A

B _____ Ley de las proporciones múltiples

1. Ecuación química

_____ A. Lavoisier

2. J. Proust 3. Ley de conservación de la masa 4. J. Dalton 5. Balance de ecuaciones químicas 6. Estado de agregación 7. Masa 8. Transformación

90 Química I medio


_____ Flecha _____ Ley de las proporciones definidas _____ Estado físico de una sustancia _____ A. Avogadro _____ Representación de reacción química _____ Átomos reactantes = átomos productos _____ Gramos



SOLUCIONARIO I. ACTIVIDADES COMPLEMENTARIAS R: En que la cantidad de esferas de cada color son las mismas antes y después de la reacción. II. PROPUESTA EVALUACIÓN TIPO PSU 1

2

3

4

5

6

7

8

B

E

B

D

B

B

C

D


F. La mínima relación entre los tipos de átomos y sus cantidades.

2

F. Muestra la relación real entre los tipos de átomo y sus cantidades.

3

V

4

V

5

V

6

V

7

V

8

V

II. Términos pareados (orden descendente de números de la columna B; debe sobrar uno) 2 3 8 2 6 (vacío) 1 5 7



6/12/13 13:23:21


¿Cómo contamos la materia? ¿1 materia, 2 materias, 3 materias, 4….? El mol y estequiometría 1. Interés por conocer la realidad y utilizar el conocimiento 2. Comprender y valorar la perseverancia, el rigor y el cumplimiento, la flexibilidad y la originalidad.


1. Describir investigaciones científicas clásicas o contemporáneas relacionadas con los conocimientos del nivel. 2. Organizar e interpretar datos, y formular explicaciones, apoyándose en las teorías y conceptos científicos en estudio. 3. Valorar el conocimiento del origen y el desarrollo histórico de conceptos y teorías, reconociendo su utilidad para comprender el quehacer científico y la construcción de conceptos nuevos más complejos. 4. Comprender la importancia de las teorías e hipótesis en la investigación científica y distinguir entre unas y otras.


1. Establecer relaciones cuantitativas en diversas reacciones químicas. 2. Aplicar las leyes ponderales y los conceptos de estequiometría en resolución de problemas, que reflejan el dominio de los contenidos y de los procesos involucrados.

1. Relaciones cuantitativas en diversas reacciones químicas: cálculos estequiométricos, reactivo limitante, reactivo en exceso, porcentaje de rendimiento, análisis CONTENIDO MÍNIMO porcentual de compuestos químicos. OBLIGATORIO 2. Determinación de fórmulas empíricas y moleculares, a través de métodos porcentuales y métodos de combustión. HABILIDADES DE PENSAMIENTO CIENTÍFICO

1. Formular explicaciones para determinar el reactivo limitante en una reacción química, aplicando los conceptos y reglas propias de la estequiometría.

PRERREQUISITOS En la siguiente lección, los prerrequisitos necesarios para comenzar son: • Representación de las reacciones químicas por medio de ecuaciones químicas. • Ley de conservación de la materia en transformaciones fisicoquímicas.

ORIENTACIONES METODOLÓGICAS Actividad inicial (Página 186) Se trata de una actividad de reconocimiento. El objetivo de la actividad es que los estudiantes sean capaces de reconocer y compartir sus ideas previas respecto a los contenidos fundamentales de los prerrequisitos. Se trabaja la habilidad de reconocer, comprender y comunicar. Comparte lo que sabes (Página 187) Se trata de una actividad de reconocimiento. El objetivo de la actividad es que los estudiantes sean capaces de reconocer y compartir sus ideas previas respecto a los contenidos fundamentales de la lección. Se trabaja la habilidad de reconocer, comprender y comunicar. 92 Química I medio




Actividad 8 (Página 188) Se trata de una actividad de aplicación. El objetivo de la actividad es que los estudiantes sean capaces de calcular masas molares. El docente debe guiar y supervisar el logro de la actividad, pues los cálculos son los que presentan mayores desafíos para nuestros estudiantes. Se trabaja la habilidad de inferir, comparar, contrastar y comunicar. Actividad 9 (Página 190) Se trata de una actividad de aplicación. El objetivo de la actividad es que el estudiante sea capaz de mostrar que calcula moles. EL docente debe estar presente en el desarrollo de la actividad, para poder guiar y evaluar el razonamiento delos estudiantes. Se trabaja la habilidad de inferir, comprender, evaluar y comunicar. Actividad 10 (Página 190) Se trata de una actividad de comprensión. El objetivo de la actividad es que los estudiantes a partir de un experimento sencillo puedan relacionar el concepto de mol a una realidad. El docente puede guiar la actividad y evaluar los procedimientos y razonamientos. Se trabaja la habilidad de inferir, comparar, evaluar y comunicar. Actividad 11 (Página 190) Se trata de una actividad de aplicación. La actividad tiene como objetivo que los estudiantes ejerciten los procedimientos y razonamientos trabajado en las lecciones. El docente debe guiar y supervisar la resolución de los ejercicios. Se trabaja la habilidad de resolver problemas con información dada e inferir a partir de la misma. Actividad 12 (Página 192) Se trata de una actividad de aplicación. La actividad tiene como objetivo que los estudiantes ejerciten los conceptos y procedimientos. El docente debe guiar y supervisar la resolución de los ejercicios. Se trabaja la habilidad de resolver problemas con información dada e inferir a partir de la misma. Actividad 13 (Página 196) Se trata de una actividad de aplicación. La actividad tiene como objetivo que los estudiantes ejerciten los conceptos y procedimientos. El docente debe guiar y supervisar la resolución de los ejercicios. Se trabaja la habilidad de resolver problemas con información dada e inferir a partir de la misma. Actividad 14 (Página 199) Se trata de una actividad de aplicación. La actividad tiene como objetivo que los estudiantes ejerciten los conceptos y procedimientos. El docente debe guiar y supervisar la resolución de los ejercicios. Se trabaja la habilidad de resolver problemas con información dada e inferir a partir de la misma. Actividad 15 (Página 201) Se trata de una actividad de aplicación. La actividad tiene como objetivo que los estudiantes ejerciten los conceptos y procedimientos relacionados con cálculos estequiométricos y rendimiento. El docente debe guiar y supervisar la resolución de los ejercicios. Se trabaja la habilidad de resolver problemas con información dada e inferir a partir de la misma. Guía de ejercicios (Página 201) Se trata de una actividad integradora. El objetivo de la actividad es que el estudiante pueda ejercitar los diferentes métodos para hacer cálculos en química y a la vez repasar ideas importantes. El docente puede usar esta guía como una evaluación de procesos. Se trabaja la habilidad de inferir.



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Desafío (Página 189) Se trata de una actividad de aplicación y análisis. El objetivo de la actividad es que los estudiantes sean capaces de resolver un problema relacionado con la experiencia diaria. El docente debe guiar la actividad, pues los errores más frecuenten provienen de no entender el concepto de mol, quizás la posta del número de Avogadro les ayude. Se trabaja la habilidad de inferir y comunicar. Desafío (Página 190) Se trata de una actividad de aplicación. La actividad tiene como objetivo que los estudiantes apliquen el concepto de mol a una cantidad dada de átomos definida por en número de Avogadro. Se trabaja la habilidad de inferir, contrastar y comunicar. Desafío (Página 196) Se trata de una actividad de aplicación. La actividad tiene como objetivo que los estudiantes apliquen el concepto de mol a una sustancia gaseosa y luego la relacionen dentro de una reacción química con sustancias en estado sólido. Se trabaja la habilidad de inferir, contrastar y comunicar. Desafío (Página 198) Se trata de una actividad de aplicación. La actividad tiene como objetivo que los estudiantes apliquen el concepto de reactivo limitante a la producción de una sustancia. Se trabaja la habilidad de inferir, contrastar y comunicar. Para pensar (Página 189) Se trata de dos actividades relacionadas. En la primera se busca que el estudiante sea capaz de hacerse una idea tangible de cuanto ocupa el volumen delos gases ideales. En la segunda se quiere que el estudiante infiera la importancia de saber la formula química y de las especies de elementos que participan. Se trabaja la habilidad de inferir, contrastar, comparar y comunicar. Para pensar (Página 193) Se trata de una actividad de comprensión. El objetivo de la actividad es que los estudiantes relaciones el comportamiento de las sustancias químicas en diferentes estados que no dependen de la temperatura. El docente puede recordar las diferencias entre cambio físico y cambio químico. Se trabaja la habilidad de inferir. Para pensar (Página 199) Se trata de una actividad de aplicación. El objetivo de la actividad es que los estudiantes sean capaces de aplicar la le de conservación de la masa, el mol, la estequiometría, etc. Se trabaja la habilidad de inferir y contrastar. Para pensar (Página 200) Se trata de una actividad de aplicación. El objetivo de la actividad es que los estudiantes sean capaces de aplicar la ley de conservación de la masa, el mol, la estequiometría, al concepto de rendimiento de una reacción química. El desafío esta dividido en dos actividades. Se trabaja la habilidad de inferir y contrastar. Averígualo (Páginas 188 y 204) Se trata de una actividad de investigación. Tiene como objetivo que los estudiantes entren en contacto con el desarrollo de las teorías y conceptos esenciales para seguir adquiriendo los aprendizajes esperados. Es muy importante que los docentes comenten con sus estudiantes, las respuestas de estas actividades, para potenciar la habilidad de comunicación y el llegar a acuerdos.

94 Química I medio




Practice your english (Página 197) El objetivo de esta actividad es que el estudiante tome contacto con una idea fundamental, no solo de la química, sino también de la física. Se quiere con esto acercar al estudiante el concepto de que no es necesario que todo un reactante se transforme totalmente en un producto. Laboratorio (Página 202 y 203) Se trata de una actividad de aplicación. El objetivo de la actividad es entregar a los estudiantes un espacio de aprendizaje colaborativo, donde se ponen a prueba las habilidades de pensamiento científico. Como orientación general, haga que sus estudiantes lean atentamente la guía de trabajo, luego pregunten lo que no entienden y tomen todas las medidas de seguridad. Los materiales para esta experiencia se pueden conseguir fácilmente en el supermercado o almacén en la sección condimentos. Es una experiencia muy sencilla y segura.

LABORATORIO SIMPLE Se puede preparar con los estudiantes jabón a partir de grasa animal o aceite con soda caustica en el proceso químico de la saponificación como se muestra en la siguiente experiencia: MATERIALES: • Rejilla de amianto: Esta rejilla está impregnada por amianto, y sirve como zona de contacto entre el foco de calor y el material a calentar. • Vasos de precipitado: Estos objetos son unos recipientes que además de servir de envase para calentar los materiales estudiados, sirve para medir cantidades líquida. • Espátula: Sirve para coger sustancias sin necesidad de utilizar las manos. • Báscula: Sirve para medir el peso de las sustancias estudiadas. • Varilla de vidrio: Sirve para dar vueltas a las sustancias que están calentándose. • Trípode: Es un objeto que sirve para sostener el vaso del precipitado mientras se calienta. • Mechero: Es el foco de calor, que calienta nuestras sustancias. • Pipeta: Es el objeto que utilizamos para medir volúmenes pequeños de líquidos. • Filtro: Sirve para poder separar dos compuestos REACTIVOS: • 30 ml de alcohol • 30 ml de aceite • 30 ml de NaOH al 40% (si deseamos jabón sólido) • 30 ml de KOH al 40% (si deseamos jabón líquido) PARTE EXPERIMENTAL: Lo primero que debemos hacer es preparar el equipo, es decir, poner la rejilla de amianto en el trípode, y prender el mechero. En el vaso precipitado poner las cantidades indicadas en los reactivos tanto de aceite como alcohol, esperar unos 5 minutos que vaya calentando y gota a gota con la ayuda de una pipeta ir introduciendo el NaOH. Mientras, disolver con una varilla de vidrio hasta que se torne un poco espeso todo lo mezclado.



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Para comprobar si ya está listo el jabón, poner un poco de éste sobre nuestro dedo y si se pone áspero nuestro dedo es razón de que le echamos mucho NaOH y si más bien se forma grasoso en nuestro dedo significa que le falta NaOH. • Al mezclar el aceite con NaOH obtenemos una mezcla de color amarillento marrón. • Cuando mezclamos la grasa con NaOH obtenemos una mezcla de color más blanquecino. Cuando hemos calentado estas mezclas y pasado un tiempo, se puede observar tres capas en el recipiente: 1: La inferior que contiene la solución de sosa sobrante con la glicerina formada. 2: La intermedia, semisólida, constituida por jabón. 3: La superior, amarilla de aceite que no ha reaccionado. Para sacar el jabón de todo eso debemos filtrar lo obtenido. Lo que quede en nuestro filtro será el jabón que buscamos. Sacamos éste y moldeamos a la manera que deseemos, y es más, si queremos podemos mezclarlo con colorantes o aromatizante también, y está listo para ser usado. Lecturas para profundizar: Tienen como principal objetivo que el alumno practique la habilidad de conseguir información de otras fuentes bibliográficas y contrastar, relacionar y profundizar su conocimiento. “La química en tu vida” (página 193) La lectura tiene como objetivo que los estudiantes a partir de un elemento de seguridad, sean capaces de relacionar las lecciones con experiencias cotidianas. La clave de la lectura es la reacción que se describe y como es aplicada para resolver un problema. “Y el Nobel es…” (página 204) La lectura trata de uno de los mayores científicos alemanes que destacó en al área de la química. Los estudiantes tienen la posibilidad de comprender los alcances de una investigación científica, en nuestro caso, el trabajo de este hombre significó la caída del salitre chileno. Para practicar más (página 205) Tiene como objetivo proponer a los estudiantes actividades complementarias para avanzar en sus aprendizajes, al proponer investigar otros modelos del átomo, que no son propuestos por los programas de estudio, el estudiante es capaz de darse cuenta de la complejidad de la ciencia como constructo de la realidad. Además, la confección de mapas conceptuales puede permitir al estudiante ordenar sus conocimientos y compartirlos.

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SÍNTESIS DE LA UNIDAD Se propone a los estudiantes repasar los principales conceptos y contenidos de la unidad en la resolución de una sopa de letras. La actividad tiene como principal objetivo que los estudiantes a partir de una actividad repasen conceptos y contenidos en una relectura de la unidad, de esta manera habilidades como inferir, comprender, reconocer, análisis; se ponen al servicio de un logro mayor.

EVALUACIÓN FINAL DE LA UNIDAD Se entrega una serie de ejercicios en formato PSU, para que el docente pueda medir los aprendizajes de toda la unidad y tomar medidas en caso que los resultados sean bajos. Además, se proponer actividades de desarrollo que tienen como objetivo que el estudiante aplique lo aprendido a situaciones nuevas y pueda comunicar, redactar, resumir y reordenar ideas.

SUGERENCIAS METODOLÓGICAS Y ESTRATEGIAS DIFERENCIADAS El docente debe motivarlos con preguntas tipo: ¿Cómo el conocimiento de la molaridad ayudo a entender mejor las reacciones químicas? ¿Qué pasaría si no existirá el reactivo limitante en una reacción química? ¿Qué aspectos de la investigación científica tienen alcances en la sociedad? ¿Por qué un reactivo es limitante en una reacción y puede no serlo en otra?

ACTIVIDADES COMPLEMENTARIAS Desarrollo: Que los estudiantes realicen el siguiente ejercicio relacionado con la fotosíntesis: La fotosíntesis es un proceso vital de las plantas verdes que se puede resumir en la siguiente ecuación química (no balanceada): CO2(g) + H2 O(l) (luz) → C6H12O6(s) + O2(g) Al respecto, luego de balancear la ecuación, responde: • ¿Cuántos gramos de agua (H2O) se necesitan para que reaccionen completamente 12 de dióxido de carbono (CO2)? • ¿Cuántos gramos de glucosa (C6H12O6) y de oxígeno molecular (O2) se forman por la reacción completa de 230 g de dióxido de carbono (CO2)? • ¿Qué volumen de oxígeno molecular (O2), en c.n.p.t., se forman por la reacción de 100 g de dióxido de carbono (CO2) y 200 g de agua (H2O)? • Masas atómicas: C = 12 g/mol ; H= 1 g/mol ; O= 16 g/mol



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INFORMACIÓN COMPLEMENTARIA PLÁSTICOS MÁS FÁCILES DE RECICLAR (POR LARRY GREENEMEIER) La mayoría de las botellas de plástico que se tiran a la basura pueden reciclarse (las que llevan impreso el número 1 dentro de una flecha triangular). Sin embargo, el plástico de segunda generación no suele poderse usar para fabricar nuevos envases. Acaban de descubrir una forma de fabricar botellas de plástico que aumentaría las posibilidades de reciclado. El problema con los envases de termoplástico de tereftalato de polietileno (PET, según sus siglas en inglés) es que la fabricación suele necesitar catalizadores de óxidos o hidróxidos metálicos. Estos catalizadores permanecen en el material reciclado y lo van debilitando, haciendo que no resulte práctico utilizarlo para obtener una tercera generación de envases. En su lugar, el PET de segunda generación se usa para aplicaciones menos exigentes, como alfombras y relleno fibroso para abrigos y sacos de dormir. O se tira a la basura. En Estados Unidos, casi 24.000 millones de contenedores de plástico para bebidas se han incinerado, se han utilizado a modo de rellenos para obras o implemente se han tirado en vertederos durante el primer trimestre del año, según el Instituto para el Reciclaje de Envases de Culver City, California, una entidad sin fines de lucro. Se informó en una revista especializada que se ha creado una familia de catalizadores orgánicos que podría utilizarse para hacer que los plásticos sean totalmente biodegradables y reciclables. Dichos catalizadores pueden competir incluso con los catalizadores vasados en metales que son muy activos, mientras que añaden la ventaja de ser inocuos para el entorno. Según los autores del estudio, quizá podría desarrollarse un método de reciclaje que dividiera los polímeros en sus monómeros constituyentes, para así reutilizarlos. Fuente: Revista investigación y ciencia, Agosto 2010.

LECTURA COMPLEMENTARIA LAVOISIER Y LA TEORÍA DEL FLOGISTO El descubrimiento del fuego marco un hito en el desarrollo de la humanidad. Al observar la combustión de diversas sustancias, los antiguos griegos supusieron que todo lo que era capaz de arder contenía dentro de sí al elemento fuego y este se liberaba bajo las condiciones apropiadas. Por su parte, los alquimistas atribuyeron la combustibilidad (la propiedad de arder) de una sustancia al “principio del azufre”. Así pues, las sustancias que contenían tal principio ardían, mientras que las que carecían de él no podían hacerlo. El químico alemán Georg Ernst Sthal (1660-1734) dio a conocer en 1702 la teoría del flogisto para explicar el fenómeno de la combustión. El flogisto, sustancia misteriosa, invisible e imponderable, estaba contenida en las sustancias combustibles. Cuanto más flogisto contenía una sustancia, era capaz de arder con mayor facilidad. Al término de la combustión, habiéndose desprendido el flogisto, la sustancia ya no podía arder puesto que se había “desflogisticado”. Para la mayoría de los científicos de la época, la teoría del flogisto era totalmente acertada puesto que explicaba los cambios que se observan al desarrollarse la combustión, principalmente en lo que se refería a la disminución de la masa original, ya que era menor al que poseía la masa original, ya que era menor al que poseía la muestra original.

98 Química I medio




¿Cómo se demostró la falsedad de esta teoría? La respuesta se encuentra en la aplicación incipiente del método científico por uno de los químicos más importantes de la historia, Antoine Laurent de Lavoisier (1743-1794). Por aquella época, Lavoisier trabajaba buscando una mejora de las técnicas del alumbrado público en París. En sus experimentos calentaba algunas muestras de metales como el estaño y el plomo en recipientes cerrados herméticamente, y con una pequeña cantidad de aire; al final se formaba en la superficie una fina capa de metal “calcinado”. Midió cuidadosamente la masa antes y después del experimento y pudo determinar que no hubo variación alguna considerando el sistema completo (metal, calcinado y aire). Sin embargo, cuando pesó las muestras de metal calcinado notó que su masa se había incrementado. Repitió la experiencia en numerosas ocasiones y obtuvo el mismo resultado. Así concluyó que al contrario de lo que afirmaba la teoría de Sthal, no se había desprendido flogisto de la muestra al arder, sino que había ganado algo de aire. La sustancia en cuestión era el oxígeno. A raíz de sus observaciones, demostró la falsedad de la teoría del flogisto y enunció la ley de la conservación de la masa, por la cual es conocido ampliamente. Tomado y adaptado de: http://bernardoalonzo.bligoo.com.mx/media/users/14/708943/files/96166/ Lavoisier_y_la_teor_a_del_flogisto.pdf

EJEMPLOS DELA VIDA COTIDIANA Una forma fácil de ejemplificar las ideas de la lección el indicarle a los estudiantes lo importante que es seguir las recetas. Por ejemplo, en la confección de un queque existe una receta para una cantidad en particular, si uno quiere hacer más queque o menos queque debe respetar la receta original y multiplicar o dividir las proporciones de los ingredientes.



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PROPUESTA EVALUACIÓN TIPO PSU 1 El número de Avogadro corresponde al número

de partículas por: A) 1 gramo de materia B) 1 litro de materia C) 1 mol de materia D) 1 mililitro de materia E) 22,4 litros materia en cualquier estado

2 La primera sustancia en agotarse en una reacción

química recibe el nombre de: A) El producto B) El reactivo en exceso C) El reactivo limitante D) Compuesto limitante E) Compuesto en exceso

6,02 · 1023 átomos 12,04 · 1023 moléculas 12,04 · 1023 átomos 3,01 · 1023 moléculas Ninguna de las anteriores

4 Un mol de H2 y un mol de O2 en:


Ocupan el mismo espacio Contienen igual cantidad de moléculas Masan lo mismo Solo I Solo II Solo III I y II I, II y III

5 La masa molar del sodio (Na) es 23 gr/mol. Por

lo tanto, 5 moles de este elemento corresponden a: A) 23 g B) (23÷5) g C) (5÷23) g D) (23 + 5) g E) (23 · 5) g



temperaturas formando dióxido de nitrógeno según la ecuación: N2 + 2 O2 → 2 NO2 Entonces, la mayor cantidad de NO2 que se puede obtener a partir de 4 moles de N2 y 4 moles de O2, es: A) 2 moles B) 3 moles C) 4 moles D) 6 moles E) 8 moles

7 Si quisieras comenzar a fabricar un producto co-

3 En 1 mol de moléculas diatómicas existen:

A) B) C) D) E)

6 El nitrógeno reacciona con el oxígeno a altísimas

mercial mediante una reacción química con el fin de venderlo, antes de comenzar deberías conocer: I. La ecuación química que representa la reacción. II. La ficha de seguridad de todas las sustancias involucradas. III. El rendimiento de la reacción. A) Solo I B) Solo II C) Solo I y II D) Solo I y III E) I, II y III

8 En una reacción química cualquiera siempre se

cumplirá que: A) Los moles de producto y de reactivo son iguales. B) La masa de reactantes es mayor que la de productos. C) La cantidad de átomos permanece constante. D) El rendimiento real es dado por la ecuación E) Ninguna de las anteriores.




Fecha:


______ Para realizar cálculos estequiométricos se puede usar la ecuación sin balancear.

2

______ Al suceder una reacción química, la masa total cambia.

3

______ El mol es una unidad para medir materia.

4

______ La cantidad de moléculas que contiene un mol de compuesto no depende de su fórmula.

5

______ El 100% de rendimiento para una reacción corresponde a los datos que se obtienen desde la ecuación química que la representa.

6

______ Dos moles de NH3 tienen la misma masa que dos moles de H2.

7

______ El volumen que ocupa un mol de gas depende de la presión y temperatura a la que se encuentre.

8

______ Para transformar gramos a mol es necesario dividir la masa por el número de Avogadro.


A 1. Mol 2. Estequiometría 3. En 22,4 L. 4. Masa molar 5. Reactivo limitante 6. Coeficientes estequiométricos 7. Reactivo en exceso 8. Ecuación química

B _____ Rendimiento _____ “Receta de cocina” _____ Cantidades de reactivos y productos _____ “Números grandes de adelante” _____ Volumen de 1 mol de gas _____ g/mol _____ Se agota _____ 6,02 · 1023 partículas _____ Sobra



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SOLUCIONARIO I. ACTIVIDADES COMPLEMENTARIAS a) R: 216 g de H2O b)

156,82 g de C6H12O6 y 167,27 g de O2

c)

72,73 g de O2. Comentario: CO2 es el reactivo limitante.


2

3

4

5

6

7

8

C

C

C

D

E

C

E

C


F. La ecuación debe estar balanceada para que la estequiometría tenga sentido.

2

F. La masa se conserva dentro de una reacción química.

3

V

4

V

5

V

6

F. Tienen masa distinta, pues sus masas molares son muy diferentes.

7

V

8

F. Es necesario dividir por la masa molar de la especie.

II. Términos pareados (orden descendente de números de la columna B; debe sobrar uno) (vacío) 8 2 6 3 4 5 1 7




RECURSOS DIDÁCTICOS A. REFERENCIAS El texto que tienes en tus manos contiene información obtenida de: • ATKINS, P., ET. AL. (2008). SHRIVER&ATKINS, QUÍMICA INORGÁNICA (4ta ed.). México, D.F.: McGraw-Hill Interamericana editores S.A. de C.V. • BARRETT, C. (1999). FABRICACIÓN DE UN CIRCUITO INTEGRADO. Investigación y ciencia, junio 1999 (273), 40-45. Recuperado de http://www. investigacionyciencia.es/investigacion-y-ciencia/numeros/1999/6/fabricacinde-un-circuito-integrado-7528

• RECIO, F. (2008). QUÍMICA INORGÁNICA (4ta ed.). México, D.F.: McGrawHill Interamericana editores S.A. de C.V. • RIOL, J.M. (2013). LINUS PAULING: EL MEJOR QUÍMICO DEL SIGLO XX. AULA DIGITAL DE DIVULGACIÓN CIENTÍFICA DE LA UNIVERSIDAD DE LA LAGUNA. Recuperado dehttp://www.divulgacioncientifica.org/modules.php ?name=News&file=article&sid=204 • SMITH, J.G. (2010). GENERAL, ORGANIC, AND BIOLOGICALCHEMISTRY (1st ed.). McGraw-Hill.

• BERETTA, M. (2011). LA REVOLUCIÓN ESTÁ EN EL AIRE: 1772–1773. Temas Investigación y ciencia, Abril/Junio 2011(64), 26-33.

• VEDRAL, V. (2011). VIVIR EN UN MUNDO CUÁNTICO. Investigación y Ciencia, Agosto 2011 (N° 419), 16-21.

• BROWN, T., ET. AL. (2009). QUÍMICA, LA CIENCIA CENTRAL (11ma ed.). México: Pearson Educación.

• VILLEGAS, S. (2012). ESAS TIERRAS RARAS. MINERÍA CHILENA, mayo 2012 (371), 161-165. Recuperado de http://www.mch.cl/revistas/ PDF/ MCH%20 371.pdf

• CHANG, R. (2010). QUÍMICA (10ma ed.). México D.F.: McGraw-Hill Interamericana editores S.A. de C.V. • CIENCIA, ABC.ES. (2012, 8 de Octubre). NIELS BOHR, EL CONTRINCANTE FILOSÓFICO DE EINSTEIN. ABC.ES. Recuperado de http://www.abc. es/20121007/ciencia/abci-niels-bohr-einstein-201210071106.html • CONTRERAS, M., ET. AL., (2003). CIENCIAS NATURALES – QUÍMICA 2° AÑO MEDIO – Texto para el estudiante (1ra ed.). Santiago: McGraw-Hill Interamericana de Chile Ltda. • DOUDCHITZKY, Y. (2012, 18 DE MARZO). LAS TIERRAS RARAS, NUEVA GUERRA DEL SIGLO XXI. TENDENCIAS 21. Recuperado dehttp://www. tendencias21.net/Las-tierras-raras-nueva-guerra-del-Siglo-XXI_a10703.html • EBERHART, M.(1999). POR QUÉ SE ROMPEN LOS OBJETOS. Investigación y Ciencia, Diciembre 1999 (279), 24-31. • GARCÍA, D., GARCÍA, C. (2006). MARIE CURIE, UNA GRAN CIENTÍFICA, UNA GRAN MUJER. Revista Chilena de Radiología, 12 (3), 139-145. Recuperado de http://www.scielo.cl/scielo.php?pid=S071793082006000300008&script=sci_arttext • GOUDSMIT, S.A. (1971), DE ONTDEKKING VAN DE ELECTRONENROTATIE, NEDERLANDSTIJDSCHRIFTVOORNATUURKUNDE (37), 386. Recuperado (traducido al inglés) de http://www.lorentz.leidenuniv.nl/history/spin/goudsmit.html • LA REVISTA MINERA (2010, 11 DE MAYO). LANTÁNIDOS EL NUEVO “ORO VERDE”. La revista minera. Recuperado dehttp://revistaminera. wordpress. com/2010/05/11/lantanidos-el-nuevo-oro-verde/ • MINISTERIO DE EDUCACIÓN, REPÚBLICA DE CHILE (2011). QUÍMICA, PROGRAMA DE ESTUDIO PARA PRIMER AÑO MEDIO (1ra ed.). Santiago: Unidad de Currículum y Evaluación. • NOBEL MEDIA AB. THEOFFICIAL WEB SITE OF THE NOBEL PRIZE. ESTOCOLMO. Recuperado de http://www.nobelprize.org/ • PHILLIPS, J., STROZAK, V., WISTROM, C. (2007).QUÍMICA CONCEPTOS Y APLICACIONES (2da ed.). México, D.F.: McGraw-Hill Interamericana editores S.A. de C.V. • PRADO, V., VIDAL, R. & DURÁN, C. (2012). APLICACIÓN DE LA CAPACIDAD BACTERICIDA DEL COBRE EN LA PRÁCTICA MÉDICA. Revista médica de Chile, 140(10), 1325-1332. Recuperado de http://www.scielo.cl/scielo. php?script=sci_serial&pid=0034-9887&lng=es&nrm=iso • PRENSA CIENTÍFICA S.A.Revista Investigación y ciencia. Barcelona. Recuperado de http://www.investigacionyciencia.es/ • REAL ACADEMIA ESPAÑOLA. DICCIONARIO DE LA LENGUA ESPAÑOLA. Madrid.Recuperado de http://www.rae.es/

• WHITTEN, K., DAVIS, R., PECK, M.L., STANLEY, G. (2008). Química(8va ed.). México, D.F: CengageLearning Editores, S.A. de C.V. • ZUMDAHL, S. (2007). FUNDAMENTOS DE QUÍMICA (5ta ed.). México D.F.: McGraw-Hill Interamericana editores S.A. de C.V. B. OTROS SITIOS WEB RECOMENDADOS Además de los sitios recomendados a lo largo del texto en la sección “química en la web”, te invitamos a revisar las siguientes direcciones: • ¿Quedaste con dudas? Te invitamos a buscar material de apoyo en esta página del portal educarchile.cl. http://www.educarchile.cl/Portal.Base/Web/VerContenido.aspx?ID=210575 • ¡Pregúntale a un científico tus dudas! a través de esta sección de Explora (un Programa de la Comisión Nacional de Investigación Científica y Tecnológica de Chile) http://www.explora.cl/index.php?option=com_quickfaq&view=category&ci d=1&Itemid=256 • Las mujeres también destacan en ciencia, te invitamos a conocer a algunas de ellas. http://www.ojocientifico.com/2009/07/05/las-10-mujeres-cientificas-masimportantes-de-la-historia • ¿Quieres saber más de la comunidad química? Visita esta página de la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada (IUPAC) que entrega información sobre investigaciones, avances, convenios, congresos y muchas cosas más. http://www.iupac.org • ¿Quieres saber todo lo que tienes que aprender en las escuelas y liceos de Chile? Entonces, te invitamos a revisar esta página del Ministerio de Educación. http://www.curriculumnacional.cl/ • ¿Necesitas más apoyo? Entonces visita las siguientes direcciones, que corresponden a portales (chilenos y extranjeros) con información, ejercicios, presentaciones y muchas cosas más! http://todoesquimica.bligoo.cl/tag/primeromedioquimica http://www.guatequimica.com/ • ¿Quieres más links? Revisa esta dirección que muestra vínculos a otros portalesde información de química, todos ordenados por tema. http://www.ehu.es/zorrilla/juanma/qw6.html



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1

2

3

4

5

6

7

1 1A o IA 1

H

1,008

Hidrógeno 4

2 2A o IIA

3

12

20

1 1

H

Hidrógeno 1,008

3 4

Be

2 2A o IIA

21

Sc

12

9,012

Litio 3B o IIIB Berilio

6,941

11

4 4B o IVB 22

Ti

5 5B o VB 23

V

72

9

F

Flúor

19,00

6 6B o VIB 24

Cr

50,94 95,94

9

F

Flúor

19,00

7 7B o VIIB 25

Mn

52,00 (98)

Número atómico

Masa atómica 9 8B o VIIIB 27

Co

28

Ni

10

Número atómico

Masa atómica

8 26

Fe

55,85 102,9 58,93 106,4 58,69

109

Mt

(266)

Meitnerio

(266)

62

(237)

(242)

152,0

Europio

95

Am 95

(243)

11 1B o IB

12 2B o IIB 30

Zn

13 3A o IIIA 5

B

Boro

10,81

13 3A o13 IIIA

Al

5 Aluminio B 26,98 Boro

10,81

14 4A o IVA

P

15 5A o VA

S

16 6A o VIA

16,00

16

34

Se

Flúor

17

19,00

7 Fósforo 8 Azufre 9 N 30,97 O 32,07 F 14,01

Nitrógeno

33

As

17 7A o VIIA

18 8A o VIIIA

2

He

Helio

4,003

Ar

36

39,95

34

Argón

Cl

39,95

Cloro10

Ne 35,45

Neón

20,18

35,45

53 36 I Kr Yodo Criptón

85

86

(210)

Uuo

(118)

(222)

Radón

Rn

86

131,3

Xenón

Xe

54

83,80

Kr

35

Criptón 32,07

52 35 Te Br

Argón 79,90

Br18

BromoAr 30,97

Se

Fósforo74,92 Azufre 78,96Cloro

P Arsénico S Selenio Cl

15

Oxígeno

6 7 8 9 18 10 8A C N O F o VIIIA Ne Carbono Nitrógeno Oxígeno Flúor2 Neón 12,01 14,01 16,00 19,00 20,18 He 15 16 17 Helio 18 5A o VA15 6A o VIA 167A o VIIA 174,003 14 14 4A o IVA

Si

6Silicio C28,09 12,01

Carbono

32

14Ge

31

Silicio 72,59

33 51 As Sb

Si Germanio

Ga 13

Al Galio

Aluminio 69,72

28,09

74,92121,8 78,96 127,679,90

26,98

3250 GeSn

84

(210)

52 84 53 85 54 Xe Te Po I AtXenón Yodo Polonio126,9 Astato 131,3

83,80 126,9 72,59 118,7

209,0

Rn (117)

Radón Lv Astato Uus

Bi(115) Po 116 At 209,0

Uup

(115)

Lv

116

Uus

(117)

Uuo

(118)

(222) (210) Ununpentium(210)Livermonio Ununseptium Ununoctium

Bismuto Uup Polonio

83

Bismuto 127,6 121,8

AntimonioBi Telurio

51 83

Estaño Arsénico AntimonioSelenio TelurioBromo Germanio

114

Sb

49 31 In Ga Indio Galio

69,72 114,8

5082 Sn

Plomo 118,7

Pb Estaño

207,2

82

204,4

Pb114

81

200,6

Tl (113)

80

Hg 112

(113)

68

Er

Tulio

69

Tm

Iterbio

173,0

(253)

(256)

(254)

71

(257)

(257)

Laurencio

Lr

103

175,0

Lu

70

Lutecio

Yb

102

175,0

Lutecio

173,0 Lu

Iterbio71

Ununpentium Livermonio Ununseptium Ununoctium

Flerovio

207,2

PlomoFl 204,4 Ununtrium

Mercurio Cn

112

Fl

Flerovio

Uut

67

Erbio

68 Erbio 69 Tulio 70 Er 167,3 Tm 168,9 Yb Holmio

Holmio 67 164,9 Ho

Ho

Ununtrium

66

Dy

65

Tb

Disprosio 66 162,5 Dy Terbio

101

No103

Md 102

100 Fm 101

(254) Laurencio

168,9

167,3

99

99Es

Fermio(253)Mendelevio(256)Nobelio

100

164,9

Cf 98

98

162,5

Bk 97

(254)

Einstenio FmFermio MdMendelevio Es No Nobelio Lr (254) Einstenio (249)

Californio Cf (249) Californio (247)

Berkelio Bk

(247) Berkelio

97

Disprosio

Terbio 65

Copernicio

Cn

Talio Uut 200,6 Copernicio

49 81 In

65,39 112,4

29

Cu

Gadolinio

96

Cm96

Curio Cm (247)

(247) Curio

Tl Indio

Talio 114,8

Zinc 12 65,39 2B o IIB 48 30 Cd Zn Cadmio Zinc

RgOro

Rg

111

Ds

(272)

110 (269)

64

Gd

Darmstadtio Roentgenio

63

Eu

48 80 Cd Hg Cadmio Mercurio 112,4

Cobre 11 63,55 1B o IB 4729 AgCu Plata Cobre 63,55 107,9

7947 AuAg Plata Oro 107,9

DsPlatino

(272)

79

197,0

54,94 101,1

Cromo Manganeso Hierro Cobalto Níquel 5 6 7 55,85 8 58,93 9 58,6910 52,00 54,94 5B o VB 6B o VIB 7B o VIIB 8B o VIIIB 42 43 44 46 28 23 24 25 26 45 27 Mo Tc V Cr MnRu Fe Rh Co Pd Ni Molibdeno Tecnecio Manganeso Rutenio Hierro Rodio Cobalto PaladioNíquel Vanadio Cromo

(265)

Hs

195,1 197,0 Meitnerio192,2Darmstadtio Roentgenio

(269)

78

195,1

43 76

Tc

77

44 77 45 78 46 Ru Ir Rh Pt Pd Rodio Paladio Iridio 102,9 Platino 106,4 192,2

Au 111

Rutenio

76

(98)Osmio 101,1

Hassio (265)

Bh

110 Pt

Os Tecnecio

190,2

Os 109 Ir

75

Re108

190,2

74

W 107

186,2

Sg

(262)

61

Sm

Samario

158,9 Tb

Promecio

94

150,4

Promecio 61 Samario 62 Europio63 Gadolinio 60 64 Nd(147) Pm 150,4 Sm 152,0Eu 157,3 Gd Neodimio

(147)

93

94

158,9

93

144,2

92 Np

238,0

(237) Neptunio(242)Plutonio (243) Uranio Americio

UNeptunio NpPlutonio Pu Americio Am

Pu

157,3

Pm

Osmio Mt Iridio

Bohrio

108

Db

(263)

RenioHs 183,9

107

73

186,2

41 4275 74 Nb Mo W Re Niobio Molibdeno Tungsteno Renio 92,91 95,94 183,9

180,9

57

178,5

Ta 106

47,88 92,91

56

Hf 105 Hafnio Db

106

Hassio (260)

(262)

105

Bohrio

(263)

Seaborgio

Tungsteno Bh

104La

87,62 39,10 88,9140,08

138,9

89 Ba

RfLantano 104

(260)

Rf

Dubnio

60

(257)

Rutherfordio

59

Nd

58

Pr Cerio

Neodimio 59 144,2 Pr Praseodimio

91U

92

140,9

Pa 90

(231)

Uranio Pa 238,0 Protactinio 232,0

Protactinio Th (231) Torio

91

140,1

Cerio

140,9 Ce

Praseodimio 58 90

232,0

Torio

Th

140,1

Ce

Tántalo Sg

180,9 Seaborgio

7340 Zr Ta Zirconio Tántalo 91,22

55

Cs

137,3

688 Bario 178,5 Dubnio

56 37 57 38 72 39 Rb Sr Y 5 Ba Rubidio LaEstroncio HfItrio Bario 85,47 Lantano 87,62 Hafnio 88,91

44,96 91,22

Calcio Na EscandioMg Titanio Vanadio 3 4 Magnesio 47,883 40,08 Sodio 44,96 50,94 22,99 24,31 3B o IIIB 4B o IVB 38 39 40 4122 19 20 21 Sr K Y Ca ZrSc Nb Ti 4 Estroncio Potasio Itrio Calcio Zirconio Escandio Niobio Titanio

Ca

Magnesio 3 Li 24,31 2

Mg

1

9,012

Be 1A o IA

Berilio

Li

Litio

6,941

11

Na

Sodio

22,99

19

K

39,10

Potasio 37

Rb

85,47

Rubidio 55

Cs

Cesio

132,9

87

Ac

(227)

Actinio

Ac

89

(257)

138,9 Actinio137,3 Rutherfordio

88

Ra

(227)

Fr

Gases nobles

No metales

Metaloides

Metales

Radio

(226)

Francio (223)

87

Cesio

132,9

Ra

Radio

Fr (226)

Francio (223)

7

Metales Metaloides No metales Gases nobles

La tabla periódica aquí mostrada incluye la actualización de mayo de 2013 realizada por la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada La tabla periódica aquí mostrada incluye la actualización de mayo de 2013 realizada por la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada (IUPAC, por sus siglas designación del grupo 1-181-18 ha sido recomendada porlalamencionada mencionada entidad, usonoaún no (IUPAC, poren susinglés). siglas enLainglés). La designación del grupo ha sido recomendadatambién también por entidad, peropero su usosuaún es tan extendido. este texto se usa la notación estadounidense losgrupos grupos(1A-8A (1A-8A y 1B-8B). los elementos es tan En extendido. En este textode se preferencia usa de preferencia la notación estadounidenseestándar estándar para para los y 1B-8B). A losAelementos 113, 115, aún 117 yno 118 se lesnombre, asigna nombre, queconocen se conocen denominaciones y símbolos directamente de sude número 113, 115, 117 y 118 seaún les no asigna por lopor quelose concon denominaciones símbolosderivados derivados directamente su número atómico. atómico.

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Ministerio de Educación PROHIBIDA SU COMERCIALIZACIÓN


guia didactica del docente química

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