TFM-G833

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MÁSTER EN PROFESOR DE EDUCACIÓN SECUNDARIA OBLIGATORIA Y 
BACHILLERATO, FORMACIÓN PROFESIONAL Y 
ENSEÑANZA DE IDIOMAS 
 
CURSO 2017-2018 ESPECIALIDAD DE FÍSICA Y QUÍMICA 
 
 
 
TRABAJO FIN DE MÁSTER 
 
LAS TIC EN LA ACTIVIDAD DOCENTE: 
APLICACIONES WEB EN MECÁNICA 
CUÁNTICA PARA ESO Y 
BACHILLERATO 
 
Autor: ÁLVARO VEGA VEGA 
Directora: PILAR REDONDO CRISTÓBAL 
 
 
TFM Álvaro Vega Vega 
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ÍNDICE 
 
Resumen 5 
1. Introducción 7 
2. Justificación y objetivos 11 
2.1. Justificación 11 
2.2. Objetivos 13 
3. Competencias básicas 15 
4. Aplicaciones web 19 
4.1. Construye un átomo 20 
4.2. Configuración electrónica 30 
4.3. Estructura de la molécula 38 
4.4. Polaridad de la molécula 50 
5. Conclusiones 61 
6. Referencias 63 
 
 
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RESUMEN 
 
 La educación es un pilar fundamental para desarrollar y mantener la sociedad. En 
la educación, el docente siempre ha tenido, tiene y tendrá un papel imprescindible, pero 
es imperativo que se adapte a las nuevas metodologías didácticas, cuyo objetivo es 
mejorar los procesos de enseñanza-aprendizaje para facilitar y hacer más accesible a los 
alumnos el aprendizaje significativo de los distintos contenidos curriculares. 
 Dentro de este contexto, en este Trabajo Fin de Máster se proponen las TIC como 
herramienta didáctica para que el docente la implemente en su labor profesional diaria. 
En concreto, se describe una serie de simuladores web que versan sobre contenidos 
curriculares relacionados con la química y, en concreto, con la mecánica cuántica. El 
objetivo es facilitarle al docente la tarea de explicar a los alumnos conceptos cuya 
comprensión no es fácil, pero sí es de vital importancia para entender muchos de los 
aspectos fundamentales de la química. Dichos contenidos, desarrollados a través de los 
simuladores web, son: la estructura atómica, la configuración electrónica de un átomo, 
la estructura molecular y el concepto de polaridad. 
 
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1. INTRODUCCIÓN 
 
 Uno de los objetivos primordiales de la educación y, en particular, de los procesos 
de enseñanza-aprendizaje ha sido y es la consecución de un aprendizaje significativo por 
parte de todos los alumnos que tienen el privilegio de disfrutar de dicha educación 
(Savater, 1997). O, al menos, tendría que ser así. 
 Sin embargo, lograr un objetivo tan justo y, a la vez, tan ambicioso es el trofeo que 
aguarda al docente al final de un camino tortuoso y repleto de obstáculos. 
 En el contexto de los procesos de enseñanza-aprendizaje, el desarrollo y la 
posterior implementación de nuevas metodologías didácticas pretende ofrecer al 
docente ayuda y orientación a la hora de impartir y explicar cualquier contenido curricular 
(Gimeno, 1986). Esta debe ser la motivación que promueva los cambios adecuados en el 
sistema educativo español: facilitar al docente la tarea educativa entendida de manera 
global, es decir, colaborar con el docente para lograr la completa realización intelectual 
y personal de los alumnos. 
 De una manera más concreta y delimitando el marco en el que se desarrolla el 
presente Trabajo Fin de Máster, una de las áreas de conocimiento en la que los alumnos 
suelen encontrar serias dificultades para conseguir un aprendizaje significativo es el área 
de la física y la química. En dichas disciplinas los alumnos se enfrentan a razonamientos 
abstractos (no porque sean irreales, sino porque son complicados de imaginar e intuir), 
al cálculo simbólico, a conceptos que no son triviales, a un rigor al que no están 
acostumbrados, etc. Estas y otras dificultades son barreras que los alumnos deben 
superar para lograr un aprendizaje significativo de la física y la química, en las que la 
intervención del docente es fundamental para que los alumnos puedan llevar a cabo esta 
ardua tarea con éxito. (Gobert et al., 2011) 
 Para que la intervención del docente sea fructífera, es indispensable que tenga a su 
disposición las herramientas adecuadas. Pero disponer de ellas no es la única condición. 
El docente tiene que saber cómo utilizarlas e implementarlas para que los alumnos 
saquen provecho de ellas y entiendan e interioricen los contenidos que el docente haya 
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asociado a ellas. Además, hay un tema importante que no se puede perder de vista: la 
atención a la diversidad. El docente debe facilitar a cada alumno la herramienta más 
adecuada o, interpretado a un nivel menos utópico, saber adecuar las herramientas de 
las que disponga a las necesidades particulares de cada alumno. 
 La herramienta escogida para su incorporación en las nuevas metodologías 
didácticas a la hora de elaborar el presente Trabajo Fin de Máster son las Tecnologías de 
la Información y la Comunicación (cuyas siglas son TIC), es decir, el empleo de las TIC para 
hacer más accesibles y asimilables ciertos contenidos curriculares de la física y la química 
(Cabero, 2006). 
 La rápida y extensa evolución de la informática (ordenadores, dispositivos 
electrónicos, internet, aplicaciones, simuladores, etc.) durante las últimas décadas del 
siglo XX y lo que llevamos del siglo XXI ha permitido que las TIC se encuentren 
actualmente al alcance de cualquier docente. Y no solo del docente, sino del estudiante 
y de sus padres o tutores a la hora de abordar el trabajo personal fuera del centro 
educativo. (Castells, 2001) 
 La química física es la rama de la química que se nutre de las leyes físicas de los 
mundos macroscópico y microscópico (termodinámica, mecánica clásica, mecánica 
cuántica, mecánica estadística, etc.) para elaborar explicaciones, teorías, modelos y 
predicciones sobre cualquier fenómeno químico. Es decir, bajo la química física subyace 
el método científico aplicado a la química. 
 De entre todos los contenidos curriculares de la física y la química que se pueden 
abordar con la ayuda de las TIC, se han escogido los contenidos del área de química física 
que se fundamentan en la mecánica cuántica; en particular, contenidos relacionados con 
la estructura interna del átomo, las configuraciones electrónicas, los modelos sobre 
geometría molecular, etc. 
 Aunque a nivel de la Educación Secundaria Obligatoria y del Bachillerato los 
contenidos curriculares asociados a la química física no son excesivamente complicados, 
sí es cierto que se plantean dificultades didácticas para que los alumnos logren un 
aprendizaje significativo de los mismos (Stefani y Tsaparlis, 2009). Por tanto, aprovechar 
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la sinergia que surge al combinar las TIC y las habilidades del propio docente podría ser, 
y seguro que es, una vía adecuada para que el proceso de enseñanza-aprendizaje sea 
efectivo y los alumnos alcancen el aprendizaje significativo que se persigue. 
 El presente Trabajo Fin de Máster se ha centrado en la utilización de las TIC para 
facilitar el aprendizaje significativo. En particular, se ha seleccionado una serie de 
aplicaciones o simuladores web que versen sobre los siguientes contenidoscurriculares 
relacionados con la mecánica cuántica: la estructura atómica, la configuración electrónica 
de un átomo, la estructura molecular y el concepto de polaridad. El análisis y descripción 
de los simuladores web que se han realizado pretenden servir de ayuda a los docentes 
que deseen implementarlos en su metodología didáctica cotidiana. 
 
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2. JUSTIFICACIÓN Y OBJETIVOS 
 
 2.1. JUSTIFICACIÓN 
 Los alumnos deberían perseguir un objetivo cuando aborden los contenidos 
curriculares que se imparten en los centros educativos: el aprendizaje significativo. El 
aprendizaje significativo es la asimilación y comprensión razonadas de un conocimiento 
determinado, de modo que el individuo lo interiorice y lo haga parte de sí mismo de forma 
eficaz y duradera. No obstante, el aprendizaje significativo no depende exclusivamente 
del alumno, sino que la intervención del docente y la metodología didáctica que este 
aplique también son fundamentales. 
 Tras todo lo expuesto en el apartado «Introducción», el presente Trabajo Fin de 
Máster se justifica y apoya en el marco de la necesidad de hacer alcanzable el aprendizaje 
significativo de determinados contenidos curriculares relacionados con la química física 
a todos los alumnos. Muchos de estos contenidos son indispensables para dar forma a 
otros pertenecientes a cursos superiores, así como para educar tanto el pensamiento 
como las vías de razonamiento que el alumno debería seguir cuando se enfrente a 
ejercicios y problemas en los que deba aplicar dichos conceptos. 
 En este sentido, por ejemplo, conocer y manejar con destreza las configuraciones 
electrónicas de los átomos permite, por un lado, entender el porqué del enlace químico 
y, por otro lado, saber en qué circunstancias aparece un tipo de enlace químico u otro. 
Predecir correctamente la naturaleza del enlace químico que se da entre dos o más 
elementos conduce a una adecuada primera aproximación de las propiedades 
fisicoquímicas del compuesto resultante. Además, la utilización de modelos de geometría 
molecular para el caso de sustancias covalentes moleculares acerca al alumno a definir 
mejor ciertas propiedades fisicoquímicas. (Stefani y Tsaparlis, 2009) 
 Una de las herramientas didácticas que el docente tiene a su disposición para 
ayudar al alumno a lograr el aprendizaje significativo son las TIC. Las TIC son el conjunto 
de recursos tecnológicos que permite acceder, filtrar, procesar, producir y difundir 
cualquier tipo de información (Castells, 2001). 
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 Las TIC pueden desencadenar un doble efecto novedoso. Por un lado, y como ya se 
ha mencionado con anterioridad, pueden facilitar al alumno el aprendizaje significativo. 
Y por otro lado, favorecen en el alumno el desarrollo de su autonomía y su capacidad de 
trabajo independiente. El empleo de las TIC puede incrementar la implicación por parte 
del alumno en el proceso de enseñanza-aprendizaje, que en su punto óptimo debe ser 
puramente bidireccional. Pero no se debe olvidar que las TIC son una herramienta, por lo 
que su eficacia depende de cómo las utilicen tanto el docente como el alumno. 
(Rodríguez, 2006) 
 Unir las TIC a los procesos de enseñanza-aprendizaje en los que los contenidos 
curriculares asociados a la química física que se han citado anteriormente (la estructura 
atómica, la configuración electrónica de un átomo, la estructura molecular y el concepto 
de polaridad) estén implicados facilita la comprensión de los mismos. Las razones 
principales que apoyan esta afirmación son dos. 
• Las aplicaciones y los simuladores web que hay disponibles permiten a los alumnos 
literalmente «ver» las entidades microscópicas con las que estarían trabajando, de 
modo que los conceptos ganarían concreción y dejarían de ser tan abstractos. 
• Al manejar las TIC (herramienta con la que ellos también están en contacto en su 
día a día) y alejarse de una lección magistral poco participativa, es mucho más fácil 
que los alumnos mantengan la atención, requisito necesario para el aprendizaje 
significativo. 
 
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 2.2. OBJETIVOS 
 Los objetivos que se han perseguido con el presente Trabajo Fin de Máster son los 
siguientes: 
• Describir un conjunto de aplicaciones web que un docente pueda utilizar para que 
sus alumnos logren el aprendizaje significativo de determinados contenidos 
curriculares relacionados con la química física que son indispensables para 
construir adecuadamente su conocimiento químico. 
• Implementar el uso de las TIC en el aula para hacer de ellas una herramienta 
cotidiana para los procesos de enseñanza-aprendizaje. 
• Adaptar el empleo de las TIC a diferentes niveles educativos para que, en niveles 
más básicos, se utilicen para introducir y trabajar conceptos nuevos y en niveles 
más avanzados, le permitan al docente ampliar y afianzar conceptos que los 
alumnos ya conocen, así como explicarles nuevos contenidos. 
• Ofrecer al docente que acceda a este Trabajo Fin de Máster una guía que lo ayude 
a manejar las aplicaciones web que se describen en él, a decidir en qué curso es 
más adecuada su implementación y a disponer del fundamento teórico que los 
alumnos deberían conocer para aprovechar estas herramientas web, de modo que 
el propio docente sea quien, en base a todo ello, diseñe las actividades que 
considere oportunas. 
• Los objetivos específicos que se pretende lograr con la implementación de cada 
simulador web se encuentran enumerados en los apartados correspondientes. 
 
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3. COMPETENCIAS BÁSICAS 
 
 El presente apartado recoge las características principales de las siete 
competencias básicas que se pretenden desarrollar en el alumno durante su periodo 
educativo, así como cuáles se trabajarían al implementar las aplicaciones web descritas 
en este Trabajo Fin de Máster. 
• Competencia lingüística, CL. Utilización del lenguaje (idioma materno e idiomas 
extranjeros) como instrumento de comunicación oral y escrita, de aprendizaje y de 
regulación de conductas y emociones. 
• Competencia matemática y competencias básicas en ciencia y tecnología, 
CMCBCT. Capacidad de utilizar números, símbolos y relaciones matemáticas, 
realizar operaciones y desenvolverse en la expresión y razonamiento matemáticos 
para producir e interpretar información, para conocer aspectos cualitativos y 
cuantitativos de la realidad y para resolver problemas relacionados con la vida 
cotidiana. 
• Competencia digital, CD. Habilidad para buscar y obtener información gracias a las 
TIC y transformarla en conocimiento: acceder, seleccionar, analizar, sintetizar, 
relacionar, deducir y ser capaz de comunicar información empleando las nuevas 
tecnologías. 
• Competencia para aprender a aprender, CAA. Aprender a aprender supone 
iniciarse en el aprendizaje y ser capaz de continuarlo de manera autónoma. Consta 
de dos dimensiones: por un lado, ser consciente de las capacidades intelectuales 
propias, así como del proceso y las estrategias para desarrollarlas; por otro lado, 
ser consciente de lo que uno puede hacer tanto individualmente comocon ayuda 
de los demás (autoconcepto y metacognición). 
• Competencias sociales y cívicas, CSC. Esta competencia ayuda a vivir en sociedad, 
comprender la realidad social del mundo en el que se vive y ejercer la ciudadanía 
democrática. Además, incluye habilidades para participar plenamente en la vida 
cívica. 
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• Sentido de la iniciativa y espíritu emprendedor, SIEE. Esta competencia se refiere 
a la posibilidad de escoger con criterio propio y sacar adelante las iniciativas. De 
este modo, el alumno se va haciendo responsable de sus actos y decisiones. 
• Conciencia y expresiones culturales, CEC. Apreciar, comprender y valorar 
críticamente diferentes manifestaciones culturales y artísticas como fuente de 
disfrute y enriquecimiento personales, así como considerarlas parte del patrimonio 
cultural. 
 Como es lógico, la competencia matemática y las competencias básicas en ciencia 
y tecnología se trabajarían en todas las actividades que el docente diseñe a partir de este 
Trabajo Fin de Máster, ya que todos los simuladores web están relacionados con la 
química. Dado que dichos simuladores se encuentran encajados en el contexto de las TIC, 
también se desarrollaría la competencia digital. Pero al margen de esas dos, es 
importante remarcar otras tres competencias básicas. 
 En primer lugar, el sentido de la iniciativa y el espíritu emprendedor. Durante el 
desarrollo de las actividades que el docente pudiera diseñar, los alumnos estarían 
trabajando con aplicaciones y simuladores web, es decir, con un software cuyo manejo 
se aprende simplemente utilizándolo. Se pretende, por tanto, que los alumnos se 
enfrenten a este software dispuestos a explorarlo y que tengan la iniciativa de sugerirle 
e, incluso, enseñarle al docente cualquier aspecto que les llame la atención. 
 En segundo lugar, las competencias sociales y cívicas. Las aplicaciones web 
propuestas unen dos áreas en las que no todos los alumnos son habilidosos: la química y 
la informática. Se pretende, por tanto, promover el compañerismo entre los alumnos, es 
decir, que colaboren y se ayuden mutuamente ante cualquier problema de índole 
informática que pueda surgir, así como ante cualquier duda conceptual sobre química 
que pueda darse. 
 Y por último, pero no menos importante, la competencia para aprender a aprender. 
Con los simuladores web descritos en este Trabajo Fin de Máster se pretende también 
que los alumnos dispongan de una herramienta atractiva para estudiar y afianzar los 
contenidos curriculares con los que están relacionadas. Se persigue, además, despertar 
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en los alumnos la curiosidad por buscar otras aplicaciones web, tanto si están 
relacionadas con los contenidos abordados en estas actividades como si están 
relacionadas con otros contenidos de física y química. 
 
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4. APLICACIONES WEB 
 
 En este apartado se describen cuatro aplicaciones web; dichas descripciones están 
estructuradas del siguiente modo. 
• En primer lugar, se citan los objetivos que se desea alcanzar al utilizar con los 
alumnos la aplicación web correspondiente. 
• Seguidamente, se indica la contextualización de dicha aplicación, es decir, en qué 
curso y en qué asignatura se implementaría según su diseño. 
• A continuación, se citan los contenidos curriculares asociados a la aplicación web, 
así como aquellos contenidos curriculares anteriores que los alumnos deberían 
conocer. Dichos contenidos se han sacado del Boletín Oficial de Castilla y León, 
orden EDU/362/2015, del 4 de mayo (BOCyL del viernes 8 de mayo de 2015). 
• Posteriormente, se indica y explica brevemente el fundamento teórico asociado al 
simulador web, por si fuera de utilidad para el docente. 
• Se continúa con la descripción detallada de dicho simulador. 
• Y, por último, su implementación y temporalización. 
 El listado de aplicaciones web es el siguiente: 
• Construye un átomo 
• Configuración electrónica 
• Estructura de la molécula 
• Polaridad de la molécula 
 
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 4.1. CONSTRUYE UN ÁTOMO 
 4.1.1. Objetivos 
• Conocer y distinguir los conceptos de número atómico, número másico y carga 
atómica. 
• Familiarizarse con las tres partículas subatómicas que constituyen el átomo. 
• Identificar el número atómico, el número másico y la carga atómica cuando se 
indican en torno al símbolo del elemento. 
• Conocer qué partícula subatómica identifica el elemento al que pertenece un 
átomo. 
• Conocer el concepto de isótopo, así como saber en qué partícula subatómica 
difieren entre sí los isótopos de un elemento. 
• Conocer el concepto de ion, así como saber de qué depende su carga. 
 
 4.1.2. Contextualización 
 Esta aplicación web está diseñada para la asignatura de Física y Química del 
segundo curso de Educación Secundaria Obligatoria (ESO). 
 
 4.1.3. Contenidos curriculares 
 El segundo curso de ESO es el curso en el que los alumnos estudian la asignatura 
de Física y Química por primera vez, así que todos los contenidos son, en gran medida, 
nuevos. 
 Los contenidos curriculares de la asignatura de Física y Química de segundo curso 
de ESO, según el Boletín Oficial de Castilla y León, orden EDU/362/2015, del 4 de mayo 
(BOCyL del viernes 8 de mayo de 2015), a los que se asocia esta primera aplicación web 
son: 
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Estructura atómica. Partículas subatómicas. Isótopos. Cationes y aniones. Número 
atómico (Z) y másico (A). Modelos atómicos sencillos. 
 
 4.1.4. Fundamento teórico 
 Dalton tenía la idea de que los átomos, constituyentes microscópicos de la materia, 
eran indivisibles. Sin embargo, tiempo después se descubrieron tres partículas que, a su 
vez, forman el átomo. Se denominaron partículas subatómicas y son el electrón, el protón 
y el neutrón. Por tanto, la indivisibilidad de los átomos, que Dalton propuso, fue 
desechada. 
 Gracias al experimento de Rutherford, que bombardeó una lámina de oro con 
partículas alfa, se descubrió que en el átomo se pueden distinguir dos zonas principales: 
el núcleo y la corteza. 
• El núcleo se encuentra en el centro del átomo. Su volumen es ínfimo; sin embargo, 
en él se concentra casi la totalidad de la masa del átomo porque allí se localizan los 
protones y los neutrones. Tiene carga positiva. 
• La corteza se dispone alrededor del núcleo. No contribuye significativamente a la 
masa del átomo, pero es la responsable de su volumen. En ella se localizan los 
electrones, que giran a elevadísimas velocidades en torno al núcleo. Tiene, por 
tanto, carga negativa. 
 El número de protones que un átomo posee en su núcleo se denomina número 
atómico, Z. El número atómico marca la identidad del átomo, es decir, el elemento al que 
pertenece el átomo. Esto significa, por ejemplo, que si el sodio tiene un número atómico 
de 11, absolutamente todos los átomos de sodio tienen once protones en su núcleo. 
 El número másico, A, de un átomo es la suma del número atómico y el número de 
neutrones, es decir, el número de protones más el de neutrones. Da cuenta de la masa 
aproximada del átomo expresada en unidades de masa atómica. 
 Dos átomosque pertenecen al mismo elemento (esto es, tienen el mismo número 
atómico o número de protones) y poseen diferente número de neutrones (y, por tanto, 
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distinto número másico) se denominan isótopos. 
 El número de electrones que residen en la corteza de un átomo se calcula a partir 
del número atómico y de la carga atómica o neta. Las cargas negativas de un átomo son 
los electrones, mientras que las cargas positivas son los protones. Si el átomo es neutro 
(carga cero), significa que hay tantas cargas positivas como negativas, es decir, el mismo 
número de protones que de electrones, así que, en este caso, el número atómico también 
equivale al número de electrones. 
 Los iones atómicos son átomos que han ganado o perdido electrones. Por tanto, 
tienen diferente número de protones que de electrones. Cuando hay más electrones que 
protones (es decir, el átomo ha ganado electrones), la carga neta es negativa y su valor 
indica cuántos electrones se han captado. Se dice que el átomo se ha transformado en 
un ion negativo o anión. Si, por el contrario, hay más protones que electrones (es decir, 
el átomo ha perdido electrones), la carga neta es positiva y su valor indica cuántos 
electrones se han perdido. Se dice que el átomo se ha transformado en un ion positivo o 
catión. 
 El número atómico, el número másico y la carga atómica se pueden representar, 
junto con el símbolo del elemento al que pertenece el átomo, del siguiente modo: 
SímbolocargaZ
A
. (Vílchez, 2015) 
 
 4.1.5. Descripción de la aplicación web 
 La aplicación web que se utiliza para esta actividad se llama «Construye un átomo». 
Se encuentra disponible en la siguiente dirección web: 
https://phet.colorado.edu/sims/html/build-an-atom/latest/build-an-atom_es.html 
 En la figura 1 se muestra cómo es la pantalla inicial. 
 
https://phet.colorado.edu/sims/html/build-an-atom/latest/build-an-atom_es.html
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Figura 1. Pantalla inicial del simulador web «Construye un átomo». 
 
Existen tres modalidades: «Átomo», «Símbolo» y «Modo juego». La más completa de las 
tres es la segunda, «Símbolo», que ya se encuentra resaltada en la imagen, por lo que es 
la que se describe en este apartado. No obstante, la tercera modalidad también es 
interesante y al final de este apartado se hace un comentario acerca de ella. 
 Al seleccionar la modalidad «Símbolo», se accede a la pantalla que se muestra en 
la figura 2. 
 
 
Figura 2. Pantalla principal de la modalidad «Símbolo». 
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 Para construir un átomo, hay que pinchar en las distintas partículas subatómicas 
(protones, esferas rojas; neutrones, esferas grises; y electrones, esferas azules), que se 
encuentran en la parte inferior de la pantalla, y arrastrar el número deseado de cada una 
de ellas hasta la zona inmediatamente superior, en la que aparecerá una representación 
del átomo construido. En la figura 3 se puede ver la representación de un átomo de boro. 
 
 
Figura 3. Representación de un átomo de boro de número másico 11. 
 
 En la esquina superior izquierda hay un cuadro que indica el número de protones, 
neutrones y electrones que posee el átomo construido; en este caso, cinco, seis y cinco 
respectivamente. En la zona central de la pantalla se puede observar una representación 
sencilla del átomo: los cinco protones y los seis neutrones están confinados en el núcleo 
y los cinco electrones se disponen en órbitas en la corteza alrededor de él. A la derecha 
de esta representación se puede configurar si los electrones se muestran en órbitas o en 
forma de nube electrónica. Aunque este segundo modelo es más realista, el modelo de 
órbitas es menos abstracto para los alumnos del segundo curso de ESO, tal como se 
puede observar en la figura 4. 
 
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Figura 4. Comparación entre la representación atómica con órbitas y con nube electrónica. 
 
 En la zona inferior derecha de la figura 3 hay tres opciones para elegir si aparecen 
o no en la representación del átomo el nombre del elemento (en este caso, boro), el 
carácter neutro o iónico (en este caso, neutro) y la estabilidad del isótopo representado. 
En el segundo curso de ESO los alumnos toman un primer contacto con la asignatura de 
Física y Química, así que es, quizá, demasiado pronto para hablarles sobre la estabilidad 
de los isótopos. 
 Por último, en la parte derecha de la pantalla (figura 3) aparece, por un lado, arriba, 
una tabla periódica en la que se señala la posición del elemento al que pertenece el 
átomo representado (en este caso, grupo 13 y segundo periodo), así como su símbolo 
(en este caso, B), y por otro lado, debajo, el número atómico, el número másico y la carga 
atómica (si el átomo es un ion) en torno al símbolo. El número atómico se indica como 
subíndice izquierdo; el número másico, como superíndice izquierdo; y la carga atómica, 
como superíndice derecho. En este caso: 
SímbolocargaZ
A
 → B5
11 
 A partir de esta aplicación web se puede mostrar a los alumnos que la identidad de 
un átomo o, dicho de otro modo, el elemento al que pertenece un átomo únicamente 
depende de su número atómico, es decir, del número de protones que hay en su núcleo. 
Esta idea se muestra en la figura 5. 
 
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Figura 5. Cambio de elemento al que pertenece un átomo cuando el número de protones varía. 
 
Ambos átomos poseen el mismo número de neutrones (seis) y el mismo número de 
electrones (seis), pero el número de protones es diferente: el átomo de arriba tiene seis 
protones, por lo que es un átomo de carbono, mientras que el átomo de abajo tiene ocho, 
así que es un átomo de oxígeno. 
 Otro concepto que se puede mostrar a los alumnos a partir de este simulador web 
es el concepto de ion. Un ion atómico es un átomo cuya carga neta es distinta de cero, 
es decir, sus cargas positivas (protones) y negativas (electrones) no se encuentran 
equilibradas. Este fenómeno se produce cuando un átomo gana o pierde electrones, 
transformándose entonces en un ion negativo (anión) o en un ion positivo (catión) 
respectivamente. Este hecho se muestra en la figura 6. 
 
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Figura 6. Formación del N− y del N+ cuando el átomo de nitrógeno neutro gana o pierde un electrón 
respectivamente. 
 
 
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Como se puede observar en la figura 6, el átomo de nitrógeno neutro tiene siete protones 
(siete cargas positivas) y siete electrones (siete cargas negativas), por lo que su carga neta 
es +7 − 7 = 0, es decir, nula. Al ganar un electrón, se transforma en un ion negativo o 
anión (el ion nitruro(1−), N−) porque tiene más cargas negativas que positivas (siete 
protones y ocho electrones), así que su carga neta es +7 − 8 = −1. Si el átomo de nitrógeno 
neutro pierde un electrón, se transforma en un ion positivo o catión (el ion nitrógeno(1+), 
N+) porque tiene más cargas positivas que negativas (siete protones y seis electrones), de 
modo que su carga neta es ahora +7 − 6 = +1. Es muy importante recalcarles a los 
alumnos que elcambio del valor de la carga neta es debido al cambio en el número de 
electrones, mientras que el número de protones permanece constante ya que si no lo 
hiciera, cambiaría el elemento al que pertenece el átomo. 
 Por último, señalar el «Modo juego» que esta aplicación web ofrece. 
 
 
Figura 7. Pantalla inicial del simulador web «Construye un átomo». 
 
Si se selecciona el «Modo juego», el alumno puede contestar a diferentes tipos de 
preguntas de tipo test relacionadas con los conceptos que se pueden trabajar con el 
simulador web. Es una forma amena de que los alumnos autoevalúen el grado de 
aprendizaje y comprensión que han logrado. 
 
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 4.1.6. Implementación y temporalización 
 La aplicación web desarrollada en este apartado le serviría al docente para explicar 
y ejemplificar los contenidos descritos en el apartado 4.1.4, es decir, se recomienda que 
el docente la utilice al impartir sus lecciones teórico-prácticas. También es recomendable 
que, una vez explicados los conceptos, el docente programe dos sesiones prácticas en un 
aula de informática para que los alumnos manejen la aplicación web y, de ese modo, 
afiancen los contenidos asociados a ella. Por último, los alumnos podrían autoevaluarse 
a través del «Modo juego». 
 
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 4.2. CONFIGURACIÓN ELECTRÓNICA 
 4.2.1. Objetivos 
• Entender qué es y para qué sirve la configuración electrónica de un átomo. 
• Saber cómo obtener la configuración electrónica de un átomo, ya sea neutro o 
iónico, a partir de su número atómico. 
• Conocer la secuencia energética de los subniveles atómicos, es decir, el orden de 
energía de los distintos orbitales atómicos. 
• Conocer los tres principios que rigen la elaboración de configuraciones 
electrónicas: el principio de construcción progresiva, el principio de exclusión de 
Pauli y el principio de máxima multiplicidad de Hund. 
• Determinar el número de electrones de valencia de un átomo, así como su electrón 
diferenciador y el número de electrones desapareados que tiene, a partir de su 
configuración electrónica. 
• Averiguar si un átomo determinado es diamagnético o paramagnético a partir de 
su configuración electrónica. 
 
 4.2.2. Contextualización 
 Esta aplicación web está diseñada para la asignatura de Física y Química del cuarto 
curso de ESO. 
 
 4.2.3. Contenidos curriculares 
 Al alcanzar el cuarto curso de ESO, los alumnos ya están familiarizados (o deberían 
estarlo) con determinados contenidos curriculares que necesitan para las actividades 
relacionadas con esta aplicación web. A continuación, se citan dichos contenidos, 
extraídos del Boletín Oficial de Castilla y León, orden EDU/362/2015, del 4 de mayo 
(BOCyL del viernes 8 de mayo de 2015). 
TFM Álvaro Vega Vega 
▪ 31 ▪ 
 - Segundo curso de ESO: 
Estructura atómica. Partículas subatómicas. Cationes y aniones. Número atómico (Z) y 
másico (A). Modelos atómicos sencillos. 
 - Tercer curso de ESO: 
 (No hay contenidos curriculares relacionados con las configuraciones electrónicas 
en este curso.) 
 En cuanto al cuarto curso de ESO, para el que está pensada esta aplicación web, los 
contenidos curriculares que se pretende desarrollar con ella, extraídos del Boletín Oficial 
de Castilla y León, orden EDU/362/2015, del 4 de mayo (BOCyL del viernes 8 de mayo de 
2015), se citan a continuación. 
Modelos atómicos. Sistema Periódico y configuración electrónica. 
 
 4.2.4. Fundamento teórico 
 La configuración electrónica de un átomo es, a nivel de alumnos de ESO y 
Bachillerato, la distribución de los electrones que dicho átomo posee en los distintos 
orbitales atómicos disponibles. Elevando la rigurosidad científica de esta definición, la 
configuración electrónica de un átomo es el conjunto de orbitales atómicos que 
describen el estado de los electrones que tiene. 
 Para realizar la configuración electrónica de un átomo, primer es necesario saber 
cuántos electrones tiene. Para ello, se necesitan el número atómico (Z), que es el número 
de protones, y la carga neta. Por ejemplo: el átomo de fósforo, P, tiene un número 
atómico de 15 (es decir, quince protones) y, como es neutro (carga neta nula), tiene 
también quince electrones. 
 Una vez conocido el número de electrones, hay que tener presente en qué orden 
se van «rellenando» los orbitales atómicos. Para ello, se sigue el principio de construcción 
progresiva, que dice los orbitales atómicos se rellenan según el orden creciente de la 
suma de su número cuántico principal, n, y su número cuántico secundario, l; en caso de 
igualdad de n + l, se rellena antes el orbital atómico de menor número cuántico principal. 
TFM Álvaro Vega Vega 
▪ 32 ▪ 
La traducción gráfica del principio de construcción progresiva es el diagrama de Moeller, 
que aparece en la figura 8. 
 
 
Figura 8. Diagrama de Moeller. Las flechas indican en qué orden se debe ir llenando los orbitales 
atómicos. 
 
Así, primero se llena el orbital atómico 1s; después, el orbital atómico 2s; a continuación, 
el orbital atómico 2p; etc. Por tanto, al realizar la configuración electrónica del átomo de 
fósforo, que, como se ha deducido anteriormente, tiene quince electrones, se obtiene lo 
siguiente: 
P: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p3 
Aunque en cuarto curso de ESO no se habla aún de números cuánticos, sí es 
recomendable explicar a los alumnos que el número de electrones que un orbital atómico 
puede albergar está limitado por el principio de exclusión de Pauli, que dice que en un 
átomo no puede haber dos electrones con los cuatro números cuánticos iguales. 
 Por último, para conocer el número de electrones desapareados que tiene un 
átomo, se aplica al último subnivel energético el principio de máxima multiplicidad de 
Hund, que dice que en un subnivel determinado los electrones se colocan de modo que 
ocupen el máximo número de orbitales atómicos posible con espines paralelos. En el caso 
del átomo de fósforo, se coge el subnivel 3p: 
P: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p3 → 3p3 ↑ ↑ ↑ 
TFM Álvaro Vega Vega 
▪ 33 ▪ 
De este modo, se observa que el átomo de fósforo tiene tres electrones desapareados. 
Conocer el número de electrones desapareados de un átomo permite clasificarlo como 
diamagnético, si no posee ningún electrón desapareado, o paramagnético, si posee 
electrones desapareados. Por tanto, el átomo de fósforo es paramagnético. 
 A partir de la configuración electrónica de un átomo, es posible conocer el número 
de electrones de valencia y cuál es su electrón diferenciador. Los electrones de valencia 
de un átomo son aquellos que se encuentran en el último nivel energético (nivel de 
valencia) y su cuantía determina tanto su posición en la tabla periódica como sus 
propiedades químicas. Para el átomo de fósforo aparece el nivel de valencia resaltado en 
negrita: 
P: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p3 → cinco electrones de valencia 
El electrón diferenciador es, en un átomo neutro, el último electrón que se introduce al 
realizar su configuración electrónica. Para el átomo de fósforo aparece resaltado en 
negrita: 
P: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p3 → 3p3 ↑ ↑ ↑ (Morales et al., 2011) 
 
 4.2.5. Descripción de la aplicación web 
 Esta aplicación web se denomina «Configuración electrónica» y se accede a ella a 
través del siguiente enlace: 
http://www.educaplus.org/sp2002/configuracion.htmlEsta herramienta web es muy sencilla de manejar. Su utilidad principal es como 
solucionario para los alumnos, es decir, se les ofrecería como recurso para que, después 
de realizar una configuración electrónica de un átomo determinado por ellos mismos, 
puedan comprobar si la han hecho correctamente o no. Al ser una herramienta web, los 
alumnos disponen de ella desde un ordenador o cualquier otro dispositivo electrónico. 
 En la figura 9 se muestra cómo es la pantalla de esta aplicación web. 
 
http://www.educaplus.org/sp2002/configuracion.html
TFM Álvaro Vega Vega 
▪ 34 ▪ 
 
Figura 9. Pantalla principal de la aplicación web «Configuración electrónica». 
 
 En la figura se puede ver que a la izquierda de la aplicación web aparecen los 
orbitales atómicos ordenados de abajo hacia arriba por orden creciente de energía, es 
decir, siguiendo el principio de construcción progresiva. Además, ofrece un mayor grado 
de realismo porque la separación energética entre subniveles no es siempre la misma, 
sino que se puede observar que cuanto mayor es el valor de n + l, menor es dicha 
separación energética. 
 En la zona central aparecen unos conjuntos de esferas. Esas esferas representan 
los orbitales atómicos que conforman un subnivel concreto. Así, a todos los subniveles 
de tipo s les corresponde un solo orbital atómico s (una esfera); a todos los subniveles de 
tipo p les corresponden tres orbitales atómicos p (tres esferas) energéticamente 
degenerados entre sí; todos los subniveles de tipo d están formados por cinco orbitales 
atómicos d (cinco esferas) energéticamente degenerados; y todos los subniveles de tipo 
f, por siete orbitales atómicos f (siete esferas), también energéticamente degenerados. 
A su vez, todos los orbitales atómicos que pertenecen al mismo nivel energético (es decir, 
que tienen el mismo número cuántico principal) se encuentran metidos en el mismo 
TFM Álvaro Vega Vega 
▪ 35 ▪ 
recuadro azul. 
 Abajo a la derecha hay una tabla periódica. Pinchando en ella, se puede elegir el 
elemento cuya configuración electrónica se desea. Además, al pasar el cursor del ratón 
por los distintos elementos, aparecen su número atómico y su nombre. Inmediatamente 
encima de la tabla periódica hay un cuadro en el que se indica el nombre del elemento 
escogido, así como su símbolo. También se puede elegir el elemento deseado pinchando 
en las flechas que se encuentran en los laterales de dicho cuadro; de este modo, los 
elementos van apareciendo por orden creciente de número atómico. 
 En la figura 10 se ha escogido el germanio para ver y comentar su configuración 
electrónica. 
 
 
Figura 10. Pantalla de la aplicación web que muestra la configuración electrónica del átomo de germanio. 
 
La configuración electrónica aparece encima de la tabla periódica en notación abreviada 
y ordenada. Por un lado, en notación abreviada significa que se señala entre corchetes el 
símbolo del gas noble del periodo inmediatamente anterior y, a continuación, los 
electrones restantes en los subniveles adecuados. El gas noble indica que hasta el 
TFM Álvaro Vega Vega 
▪ 36 ▪ 
subnivel 3p incluido, la configuración electrónica del átomo de germanio es igual que la 
del átomo de argón. Por otro lado, en notación ordenada quiere decir que los subniveles 
se indican por niveles, es decir, en orden creciente del número cuántico principal, y no 
tiene por qué coincidir con el orden energético. Por tanto: 
Ge: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p2 (orden energético) 
 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p2 (notación ordenada) 
 Para determinar el número de electrones de valencia del átomo de germanio, solo 
se debe contar cuántos electrones hay en el recuadro azul correspondiente al cuarto nivel 
energético, que es el último nivel o nivel de valencia del átomo de germanio y coincide 
con el periodo en el que se encuentra el germanio en la tabla periódica. Se puede 
observar que el átomo de germanio tiene cuatro electrones de valencia. 
 Para saber cuántos electrones desapareados tiene el átomo de germanio, hay que 
buscar su último subnivel; en este caso, el subnivel 4p. Si los dos electrones que hay en 
él se colocan siguiendo el principio de máxima multiplicidad de Hund, se observa que los 
dos electrones quedan desapareados. Por tanto, el átomo de germanio es 
paramagnético. 
 Por último, para saber cuál es el electrón diferenciador del átomo de germanio, se 
puede comparar su configuración electrónica con la del elemento inmediatamente 
anterior: el galio. En la figura 11 se muestra dicha comparación. 
 
 
Figura 11. Configuraciones electrónicas del átomo de galio (izquierda) y del átomo de germanio 
(derecha). 
TFM Álvaro Vega Vega 
▪ 37 ▪ 
El segundo electrón del subnivel 4p es, por tanto, el electrón diferenciador del átomo de 
germanio. 
 
 4.2.6. Implementación y temporalización 
 La aplicación web desarrollada en este apartado se propone como complemento 
de las sesiones teórico-prácticas del docente, es decir, el docente podría utilizarla 
mientras explica los contenidos relacionados con la configuración electrónica de un 
átomo y aborda distintos ejemplos. Asimismo, a los alumnos se les ofrecería la aplicación 
web como una herramienta para practicar y corregir configuraciones electrónicas 
durante su trabajo personal. Por tanto, su utilidad principal es como solucionario para los 
alumnos, es decir, se les ofrecería como recurso para que, después de realizar una 
configuración electrónica de un átomo determinado por ellos mismos, puedan 
comprobar si la han hecho correctamente o no. Al ser una herramienta web, los alumnos 
disponen de ella desde un ordenador o cualquier otro dispositivo electrónico. 
 
TFM Álvaro Vega Vega 
▪ 38 ▪ 
 4.3. ESTRUCTURA DE LA MOLÉCULA 
 4.3.1. Objetivos 
• Distinguir, a partir de los elementos que componen una determinada sustancia, si 
dicha sustancia es molecular o no. 
• Elaborar el diagrama de Lewis de una molécula a partir de su fórmula molecular y 
de los electrones de valencia de los átomos que la componen. 
• Aplicar la teoría de repulsiones de pares electrónicos del nivel de valencia para 
determinar la geometría de una molécula a partir de su diagrama de Lewis. 
• Conocer la hibridación del átomo central de una molécula una vez conocida su 
geometría molecular. 
• Estimar los ángulos de enlace de las geometrías moleculares más comunes. 
 
 4.3.2. Contextualización 
 Este simulador web se aplicaría en la asignatura de Química, que se imparte 
durante el segundo curso de Bachillerato. 
 
 4.3.3. Contenidos curriculares 
 Al llegar al segundo curso de Bachillerato, los alumnos ya han visto un conjunto 
significativo de contenidos curriculares relacionados con la química. A continuación, se 
citan los contenidos curriculares que necesitan para las actividades relacionadas con esta 
aplicación web, extraídos del Boletín Oficial de Castilla y León, orden EDU/362/2015, del 
4 de mayo (BOCyL del viernes 8 de mayo de 2015). 
 - Segundo curso de ESO: 
Uniones entre átomos: enlace iónico, covalente y metálico. 
 - Tercer curso de ESO: 
 (No hay contenidos curriculares relacionados con el enlace químico y la geometría 
TFM Álvaro Vega Vega 
▪ 39 ▪ 
molecular en estecurso.) 
 - Cuarto curso de ESO: 
Sistema Periódico y configuración electrónica. El enlace químico. Enlaces interatómicos: 
iónico, covalente y metálico. Fuerzas intermoleculares. Interpretación de las propiedades 
de las sustancias. 
 - Primer curso de Bachillerato: 
 (No hay contenidos curriculares relacionados con el enlace químico y la geometría 
molecular en este curso.) 
 En el segundo curso de Bachillerato, en el que se implementaría la aplicación web, 
los contenidos curriculares que se trabajarían con ella y que aparecen en el Boletín Oficial 
de Castilla y León, orden EDU/362/2015, del 4 de mayo (BOCyL del viernes 8 de mayo de 
2015) se citan a continuación: 
Orbitales atómicos. Números cuánticos y su interpretación. Configuraciones 
electrónicas. Número atómico y número másico. Enlace químico. Enlace covalente. 
Teoría de Lewis. Teoría de repulsión de pares electrónicos de la capa de valencia 
(TRPECV). Geometría y polaridad de las moléculas. Teoría del enlace de valencia (TEV), 
hibridación y resonancia. 
 
 4.3.4. Fundamento teórico 
 Los diagramas de Lewis son una representación de la localización de los electrones 
de valencia de una molécula. Pero no aportan información sobre la geometría de dicha 
molécula. 
 No obstante, se pueden utilizar los diagramas de Lewis para determinar la 
geometría molecular si se aplica la teoría de repulsiones de pares electrónicos del nivel 
de valencia (TRPENV). Esta teoría dice que la geometría de una molécula viene 
determinada por la disposición espacial de las zonas electrónicas en torno al átomo 
central que tiene como resultado la mínima repulsión interelectrónica. 
 Para determinar la geometría de una molécula concreta a partir de esta teoría, hay 
TFM Álvaro Vega Vega 
▪ 40 ▪ 
que seguir una serie de pasos, que se describen a continuación. 
I. Elaborar el diagrama de Lewis de la molécula. 
II. Contar cuántas zonas electrónicas hay en torno al átomo central. Cada enlace 
sencillo, cada enlace doble, cada enlace triple y cada par electrónico no compartido 
cuentan como una sola zona electrónica. 
III. Se determina la disposición espacial de las zonas electrónicas (y, por tanto, de los 
orbitales atómicos híbridos correspondientes) a partir del número obtenido en el 
paso II. Cada disposición espacial está relacionada con una hibridación 
determinada. 
IV. Se colocan los pares electrónicos no compartidos del átomo central y los átomos 
enlazados a él siguiendo la disposición espacial obtenida en el paso III. 
V. Sin tener en cuenta los pares electrónicos no compartidos del átomo central, se 
obtiene la geometría de la molécula. 
 En la tabla 1 se recoge la conexión que existe entre los distintos parámetros que se 
emplean en la TRPENV. 
 
TFM Álvaro Vega Vega 
▪ 41 ▪ 
Número de 
zonas 
electrónicas 
Disposición espacial 
de las zonas 
electrónicas 
Hibridación 
Número de pares 
electrónicos no 
compartidos 
Geometría 
molecular 
2 lineal sp 0 lineal 
3 plano-triangular sp2 
0 plano-triangular 
1 angular 
4 tetraédrica sp3 
0 tetraédrica 
1 
pirámide 
triangular 
2 angular 
5 bipirámide triangular sp3d 
0 
bipirámide 
triangular 
1 
tetraedro 
distorsionado 
2 forma de «T» 
3 lineal 
6 octaédrica sp3d2 
0 octaédrica 
1 
pirámide 
cuadrangular 
2 plano-cuadrada 
Tabla 1. Relación entre los parámetros de la TRPENV. Las cuatro primeras columnas se refieren al átomo 
central de la molécula. 
 
 Por último, se debe tener en cuenta que la presencia de pares electrónicos no 
compartidos y enlaces múltiples en torno al átomo central distorsiona levemente las 
geometrías moleculares, alejándolas de polígonos y poliedros regulares. (Illana Rubio et 
al., 2016) 
 
 4.3.5. Descripción de la aplicación web 
 Este simulador web se denomina «Estructura de la molécula» y se accede a él 
pinchando en el siguiente enlace: 
https://phet.colorado.edu/sims/html/molecule-shapes/latest/molecule-shapes_es.html 
 La pantalla principal aparece en la figura 12. 
 
https://phet.colorado.edu/sims/html/molecule-shapes/latest/molecule-shapes_es.html
TFM Álvaro Vega Vega 
▪ 42 ▪ 
 
Figura 12. Pantalla principal del simulador web «Forma de la molécula». 
 
En esta aplicación web hay dos modalidades diferentes: «Modelo» y «Moléculas reales». 
En este apartado se comentan ambas modalidades. 
 La modalidad «Modelo» es la más versátil de las dos. La figura 13 muestra la 
interfaz. 
 
 
Figura 13. Interfaz de la modalidad «Modelo». 
 
TFM Álvaro Vega Vega 
▪ 43 ▪ 
Esta modalidad se llama «Modelo» en sentido literal, es decir, las esferas que representan 
los átomos no corresponden a ningún elemento concreto. Por tanto, la molécula que 
aparece en la imagen es un modelo válido para diferentes moléculas, como el metano 
(CH4), el tetrafluoruro de silicio (SiF4), el ion amonio (NH4+), etc. 
 Para utilizar esta modalidad, los alumnos deben construir primero el diagrama de 
Lewis de la molécula cuya geometría deseen conocer. Por ejemplo, el tricloruro de 
fósforo, PCl3. 
 
Para construirlo correctamente, deben conocer el número de electrones de valencia de 
cada uno de los átomos que componen la molécula (fósforo: cinco, cloro: siete). 
 Construir la molécula con el simulador web a partir del diagrama de Lewis es muy 
sencillo. La esfera de color morado representa el átomo central; en este caso, el átomo 
de fósforo. Las esferas blancas representan los átomos periféricos; en este caso, los 
átomos de cloro. A la derecha de la pantalla aparecen dos opciones importantes: 
«Enlace» y «Par solitario», como se observa en la figura 14. 
 
 
Figura 14. El átomo central se representa con una esfera morada. Aparece una serie de opciones a la 
derecha de la pantalla. 
TFM Álvaro Vega Vega 
▪ 44 ▪ 
Pinchando en los distintos tipos de enlace, se añaden los enlaces sencillos, dobles y triples 
que se necesiten. Si el átomo central tiene algún par electrónico no compartido, se 
añaden los que se necesiten pinchando en la opción «Par solitario». Debajo de estas 
opciones hay una casilla que permite escoger si los pares electrónicos no compartidos del 
átomo central se muestran o no en la molécula, como se puede observar en la figura 15. 
 
 
Figura 15. Molécula de PCl3 con el par electrónico no compartido explícito (izquierda) y oculto (derecha). 
 
Es muy importante recalcarles a los alumnos que los pares electrónicos no compartidos 
no se mencionan a la hora de nombrar la geometría de la molécula, es decir, la geometría 
de la molécula de PCl3 no es tetraédrica, sino de pirámide triangular. 
 A la derecha de la pantalla hay otra casilla que permite mostrar los ángulos de 
enlace, como se observa en la figura 16. 
 
 
Figura 16. Molécula de PCl3 con los ángulos de enlace ideales indicados. 
TFM Álvaro Vega Vega 
▪ 45 ▪ 
No obstante, tal como se ha indicado anteriormente, la modalidad del simulador web que 
se está describiendo se llama «Modelo» en sentido literal porque los ángulos de enlace 
que se muestran son los que corresponden a la hibridación del átomo central. En este 
caso, la hibridación del átomo de fósforo es sp3, que presenta ángulos de 109,5°. Sin 
embargo, los ángulos de enlace de una geometría de pirámide triangular presentan un 
valorinferior a 109,5°. La otra modalidad, «Moléculas reales», indica los ángulos de 
enlace correctos. 
 Por último, en la parte inferior de la pantalla (figura 13) se indican la disposición 
espacial de las zonas electrónicas del átomo central (la aplicación web lo denomina 
«geometría del electrón», que no es un nombre muy adecuado) y la geometría molecular 
(lo denomina «geometría de la molécula»), como se puede ver en la figura 17. La 
aplicación web da la opción de que ambas se muestren o no. 
 
 
Figura 17. Molécula de PCl3. La disposición espacial de las zonas electrónicas del átomo central y la 
geometría molecular vienen indicadas en la parte inferior. 
 
Como se puede observar, la disposición espacial de las zonas electrónicas del átomo de 
fósforo es tetraédrica, mientras que la geometría de la molécula de PCl3 es de pirámide 
triangular. 
 Este simulador web tiene una ventaja muy importante: permite rotar la molécula 
TFM Álvaro Vega Vega 
▪ 46 ▪ 
en todas direcciones al pinchar en la zona negra y mover el ratón. Los alumnos no están 
acostumbrados a imaginar las moléculas en el espacio, por lo que esta característica les 
permite familiarizarse con la forma tridimensional de las moléculas. 
 En la figura 18 se muestran dos moléculas cuya geometría es relativamente 
complicada a nivel de Bachillerato: el trifluoruro de yodo (IF3), que presenta una 
geometría en forma de «T», y el tetracloruro de selenio (SeCl4), cuya geometría es de 
tetraedro distorsionado o silla de montar. 
 
 
Figura 18. Moléculas de IF3 (arriba) y de SeCl4 (abajo). 
TFM Álvaro Vega Vega 
▪ 47 ▪ 
Por tanto, la modalidad «Modelo» permite cubrir todas las geometrías moleculares que 
se trabajan en el segundo curso de Bachillerato. 
 
 La modalidad «Moléculas reales» completa este simulador web al mostrar 
moléculas concretas con sus ángulos de enlace verdaderos. En la figura 19 se puede ver 
la interfaz de esta modalidad. 
 
 
Figura 19. Interfaz de la modalidad «Moléculas reales». 
 
 Esta modalidad ofrece opciones similares a las de la modalidad anterior: mostrar o 
no los pares electrónicos no compartidos del átomo central, los ángulos de enlace, la 
disposición espacial de las zonas electrónicas del átomo central y la geometría molecular. 
Sin embargo, no hay que construir la molécula, sino seleccionarla en el menú desplegable 
que está situado en la esquina superior derecha (ver figura 19). En la figura 20 se muestra 
cuáles son las moléculas disponibles. 
 
TFM Álvaro Vega Vega 
▪ 48 ▪ 
 
Figura 20. Lista de moléculas disponibles en la modalidad «Moléculas reales». 
 
Al seleccionar la molécula, esta aparece en la pantalla, como se puede observar para el 
pentafluoruro de bromo, BrF5, en la figura 21. 
 
 
Figura 21. Representación real de la molécula de BrF5. 
TFM Álvaro Vega Vega 
▪ 49 ▪ 
En la zona superior de la pantalla debe estar seleccionada la opción «Real» para que los 
ángulos de enlace sean los verdaderos y no los ángulos de la hibridación, que, al ser sp3d2 
para la molécula de BrF5, serían de 90°. 
 Además, esta modalidad ofrece realismo incluso en las longitudes de enlace, como 
se observa en la figura 22. 
 
 
Figura 22. Representación real de la molécula de BF3 (izquierda) y de XeF4 (derecha). 
 
La molécula de la izquierda es el trifluoruro de boro (BF3), mientras que la molécula de la 
derecha es el tetrafluoruro de xenón (XeF4). En la figura 22 se observa que la distancia 
boro-flúor es, como se espera, inferior a la distancia xenón-flúor. 
 
 4.3.6. Implementación y temporalización 
 El simulador web desarrollado en este apartado le serviría al docente para explicar 
y ejemplificar los contenidos que aparecen en el apartado 4.3.4, es decir, se recomienda 
que el docente la emplee en sus lecciones teórico-prácticas. También es recomendable 
que, una vez explicados los conceptos, el docente programe dos sesiones prácticas en un 
aula de informática para que los alumnos utilicen la aplicación web y, de ese modo, 
refuercen los contenidos asociados a ella. 
TFM Álvaro Vega Vega 
▪ 50 ▪ 
 4.4. POLARIDAD DE LA MOLÉCULA 
 4.4.1. Objetivos 
• Conocer el concepto de electronegatividad de un átomo, así como su variación en 
la tabla periódica. 
• Entender cómo afecta la electronegatividad a la polaridad de un enlace covalente. 
• Distinguir y relacionar el momento dipolar de enlace y el momento dipolar de la 
molécula. 
• Determinar si una molécula es polar o apolar a partir de su geometría. 
 
 4.4.2. Contextualización 
 Este simulador web está diseñado para la asignatura de Química del segundo curso 
de Bachillerato. Además, es muy recomendable utilizarlo en conjunción con la aplicación 
web descrita en el apartado 4.3. 
 
 4.4.3. Contenidos curriculares 
 Al llegar al segundo curso de Bachillerato, los alumnos ya han visto un conjunto 
significativo de contenidos curriculares relacionados con la química. A continuación, se 
citan los contenidos curriculares que necesitan para las actividades relacionadas con este 
simulador web, extraídos del Boletín Oficial de Castilla y León, orden EDU/362/2015, del 
4 de mayo (BOCyL del viernes 8 de mayo de 2015). 
 - Segundo curso de ESO: 
El Sistema Periódico de los elementos: grupos y períodos. Uniones entre átomos: enlace 
iónico, covalente y metálico. 
 - Tercer curso de ESO: 
 (No hay contenidos curriculares relacionados con la polaridad de las moléculas en 
este curso.) 
TFM Álvaro Vega Vega 
▪ 51 ▪ 
 - Cuarto curso de ESO: 
Sistema Periódico y configuración electrónica. El enlace químico. Enlaces interatómicos: 
iónico, covalente y metálico. Fuerzas intermoleculares. Interpretación de las propiedades 
de las sustancias. 
 - Primer curso de Bachillerato: 
 (No hay contenidos curriculares relacionados con la polaridad de las moléculas en 
este curso.) 
 En cuanto al curso en el que se pretende aplicar este simulador web, los contenidos 
curriculares aplicables a él que aparecen en el Boletín Oficial de Castilla y León, orden 
EDU/362/2015, del 4 de mayo (BOCyL del viernes 8 de mayo de 2015) se citan a 
continuación. 
Propiedades de los elementos según su posición en el Sistema Periódico: energía de 
ionización, afinidad electrónica, electronegatividad, radio atómico e iónico, número de 
oxidación, carácter metálico. Enlace químico. Enlace covalente. Teoría de Lewis. Teoría 
de repulsión de pares electrónicos de la capa de valencia (TRPECV). Geometría y 
polaridad de las moléculas. 
 
 4.4.4. Fundamento teórico 
 La electronegatividad de un átomo se define como la tendencia que dicho átomo 
exhibe a atraer hacia sí los electrones compartidos del enlace covalente en el que 
participa, generando, por tanto, un desequilibrio de carga. Es una propiedad periódica 
que, en general, aumenta al avanzar hacia la derecha en un periodo y hacia arriba en un 
grupo. 
 El momento dipolar eléctrico es una magnitud vectorial que da cuenta del 
desequilibrio de carga que existe entre dos puntos. Se representa mediante el símbolo μ⃗ 
y se calcula como μ⃗ = Q r , donde Q es la carga o fracción de carga que resulta del 
desequilibrio y r , el vector distancia que une los dos puntos. El momento dipolar eléctrico 
se mide en culombio multiplicadopor metro (C m) en el Sistema Internacional, pero aún 
TFM Álvaro Vega Vega 
▪ 52 ▪ 
se sigue utilizando el debye (D). En química, se toma por convenio que el vector momento 
dipolar eléctrico apunta hacia la carga negativa. 
 Cuando un enlace covalente está formado por dos átomos del mismo elemento 
(enlace covalente homonuclear), no existe desequilibrio de carga porque no hay 
diferencia de electronegatividad, así que el momento dipolar de enlace es nulo. Sin 
embargo, si en el enlace covalente participan dos átomos de diferentes elementos 
(enlace covalente heteronuclear), aparece un desequilibrio de carga. El átomo más 
electronegativo tendrá entonces un exceso de densidad electrónica (−), mientras que el 
átomo menos electronegativo tendrá un defecto de densidad electrónica (+). Por tanto, 
el momento dipolar de enlace no será nulo. 
 El vector momento dipolar de una molécula se calcula como la suma vectorial de 
los momentos dipolares de cada enlace y, por tanto, depende de la geometría molecular. 
En el caso de una molécula diatómica, el momento dipolar total equivale al momento 
dipolar de enlace. (Illana Rubio et al., 2016) 
 
 4.4.5. Descripción de la aplicación web 
 Este simulador web se denomina «Polaridad de la molécula» y se puede acceder a 
él pinchando en el enlace que aparece a continuación. 
https://phet.colorado.edu/sims/html/molecule-polarity/latest/molecule-
polarity_es.html 
 La pantalla principal de esta aplicación web aparece en la figura 23. 
 
https://phet.colorado.edu/sims/html/molecule-polarity/latest/molecule-polarity_es.html
https://phet.colorado.edu/sims/html/molecule-polarity/latest/molecule-polarity_es.html
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Figura 23. Pantalla principal del simulador web «Polaridad de la molécula». 
 
Hay tres modalidades disponibles: «Dos átomos», «Tres átomos» y «Moléculas reales». 
A continuación se describe cada una de ellas. 
 La modalidad «Dos átomos» permite trabajar la polaridad de un enlace covalente 
y, por tanto, la polaridad de una molécula diatómica. En la figura 24 se muestra el aspecto 
de la interfaz de esta modalidad. 
 
 
Figura 24. Interfaz de la modalidad «Dos átomos». 
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 En la zona central aparece un enlace genérico (o una molécula diatómica 
cualquiera). En la zona inferior hay dos recuadros, uno amarillo y otro verde, en los que 
se puede seleccionar, de forma cualitativa, la electronegatividad del átomo A y del átomo 
B. El docente debe dejarles claro a los alumnos que dicha escala de electronegatividades 
es simplemente orientativa. 
 Justo encima de las escalas de electronegatividad hay un recuadro de color blanco 
que indica el carácter covalente o iónico relativo del enlace (o molécula) según la 
diferencia de electronegatividad de ambos átomos; cuanto más diferentes sean dichas 
electronegatividades, mayor carácter iónico marcará el recuadro blanco, como se 
observa en la figura 25. 
 
 
Figura 25. Comparación del carácter del enlace según la diferencia de electronegatividad entre los dos 
átomos. 
 
 En la zona derecha de la interfaz hay una serie de opciones que se pueden marcar 
o desmarcar (figura 24). A nivel de Bachillerato, las opciones «Superficie» y «Campo 
eléctrico» no aportan mucha información, ya que implican conceptos sobre física que los 
alumnos aún no han estudiado en profundidad. Pero las tres primeras opciones sí son 
relevantes desde un punto de vista químico. La opción «Enlace dipolo» permite mostrar 
el vector momento dipolar de enlace encima del enlace A-B. La opción «Carga parcial» 
muestra qué átomo tiene defecto de densidad electrónica (+), que será el de menor 
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electronegatividad, y qué átomo exhibe un exceso de densidad electrónica (−), que será 
el de mayor electronegatividad. Todo esto se puede observar en la figura 26. 
 
 
Figura 26. Enlace genérico A-B con las cargas parciales y el vector momento dipolar de enlace. 
 
Nótese que, en química, el vector momento dipolar apunta siempre hacia la zona en la 
que se concentra la densidad electrónica. Y por último, la opción «Carácter de enlace» 
muestra el recuadro blanco sobre el que se ha hablado anteriormente. 
 
 La modalidad «Tres átomos», a la que se accede a través de la pantalla principal 
(figura 23), permite analizar la polaridad de moléculas triatómicas. En la figura 27 se 
muestra la interfaz de esta modalidad. 
 
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Figura 27. Interfaz de la modalidad «Tres átomos». 
 
 La molécula genérica que aparece por defecto presenta una geometría angular. A 
través de los paneles de electronegatividad que están situados en la parte inferior de la 
pantalla, es posible simular un elemento, un compuesto binario o un compuesto ternario. 
Para simular un elemento, como el ozono (O3), se daría a los átomos A, B y C la misma 
electronegatividad, como queda reflejado en la figura 28. 
 
 
Figura 28. Representación de la molécula de un elemento, hipotéticamente el O3. 
 
Para analizar la polaridad de la molécula de un compuesto binario, como el agua (H2O), 
se pondría la misma electronegatividad en dos átomos, mientras que al tercero se le 
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asignaría una electronegatividad diferente. Para el caso de la molécula de agua 
(figura 29), los átomos A y C (que serían los átomos de hidrógeno) deberían tener la 
misma electronegatividad y el átomo B (átomo de oxígeno) debería tener una 
electronegatividad mayor. 
 
 
Figura 29. Representación de la molécula de un compuesto binario, hipotéticamente el H2O. 
 
Por último, para simular la molécula de un compuesto ternario, como el ácido 
hipocloroso (HClO), a cada átomo se le asignaría una electronegatividad distinta. En este 
caso, el átomo A (hidrógeno) tendría la electronegatividad más baja; el átomo B 
(oxígeno), la más alta; y el átomo C (cloro), una electronegatividad intermedia (figura 30). 
 
 
Figura 30. Representación de la molécula de un compuesto ternario, hipotéticamente el HClO. 
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 En el panel de la derecha (ver figura 27), al igual que en la modalidad «Dos átomos», 
las opciones «Enlaces dipolos» y «Cargas parciales» permiten mostrar u ocultar el vector 
momento dipolar de cada enlace y el defecto o exceso de densidad electrónica, 
respectivamente. La opción «Dipolo molecular» activa o desactiva el vector momento 
dipolar total, es decir, el vector momento dipolar de la molécula, que es la suma vectorial 
de los momentos dipolares de todos los enlaces. 
 Cabe destacar que la modalidad «Tres átomos» también permite visualizar 
moléculas triatómicas lineales. Para ello, basta con pinchar en el átomo A o C y arrastrar 
hasta alinear los tres átomos. Y de nuevo, a través de los paneles de electronegatividad 
inferiores se pueden simular compuestos binarios, como el dióxido de carbono (CO2), y 
compuestos ternarios, como el óxido sulfuro de carbono (OCS), tal como se observa en 
la figura 31. 
 
 
Figura 31. Representación de moléculas triatómicas lineales. A la izquierda, el CO2; a la derecha, el OCS.La modalidad «Moléculas reales» se abre desde la pantalla principal de este 
simulador web (figura 23). En la figura 32 se muestra la interfaz de dicha modalidad. 
 
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Figura 32. Interfaz de la modalidad «Moléculas reales». 
 
 El menú desplegable de la parte superior de la pantalla permite escoger la molécula 
que se desea analizar; en este caso, está seleccionada la molécula de cianuro de 
hidrógeno (HCN). En la zona derecha de la pantalla hay una serie de opciones que se 
pueden marcar o desmarcar. La opción «Bond dipoles» permite mostrar u ocultar el 
vector momento dipolar de cada enlace. La opción «Molecular dipole» muestra u oculta 
el vector momento dipolar total. La opción «Partial charges» indica el valor, junto con el 
signo adecuado, de la carga parcial de cada átomo. La opción «Atom electronegativities» 
muestra las electronegatividades de determinados elementos (hidrógeno, boro, carbono, 
nitrógeno, oxígeno, flúor y cloro) en la parte inferior de la pantalla, resaltando además 
los elementos que componen la molécula escogida. Y por último, la opción «Atom labels» 
permite etiquetar los átomos de la molécula con el símbolo del elemento al que 
pertenecen. El cuadro «Surface» no es adecuado para el nivel en el que se sugiere la 
implementación de esta aplicación web. 
 Las moléculas disponibles en esta modalidad aparecen en la figura 33. 
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Imagen 33. Lista de moléculas disponibles en la modalidad «Moléculas reales». 
 
 
 4.4.6. Implementación y temporalización 
 El docente podría utilizar el simulador web desarrollado en este apartado mientras 
explica y ejemplifica los contenidos que aparecen en el apartado 4.4.4, es decir, se 
recomienda que el docente la emplee durante sus lecciones teórico-prácticas. También 
es recomendable que, una vez explicados los conceptos, el docente programe dos 
sesiones prácticas en un aula de informática para que los alumnos utilicen la aplicación 
web y practiquen así los contenidos asociados a ella. Además, sería interesante utilizarla 
en conjunción con la aplicación web descrita en el apartado 4.3. 
 
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5. CONCLUSIONES 
 
 Las conclusiones que se pueden extraer del presente Trabajo Fin de Máster se 
enumeran a continuación: 
• Se han descrito cuatro aplicaciones web a través de las que se pueden trabajar 
contenidos curriculares de las asignaturas de Física y Química y de Química 
relacionados con el área de la química física; en concreto, contenidos asociados al 
campo de la mecánica cuántica. Dichos contenidos son la estructura atómica, la 
configuración electrónica de un átomo, la estructura molecular y el concepto de 
polaridad. 
• El presente Trabajo Fin de Máster ha sido elaborado de forma que el docente que 
pueda disponer de él cuente con la información necesaria para conocer cómo 
manejar cada simulador web, qué contenidos curriculares se podrían trabajar con 
cada uno de ellos y cuáles son los aspectos teóricos fundamentales que los alumnos 
deberían conocer para sacar provecho de dichos simuladores. 
• Las cuatro aplicaciones web que se han descrito se enmarcan en el contexto de las 
TIC. Se puede concluir, por tanto, que las TIC son una herramienta didáctica 
altamente adecuada para que, en conjunción con la apropiada acción docente, los 
alumnos logren un aprendizaje significativo más fácilmente. 
• Las TIC son, además de una herramienta didáctica muy útil, un recurso versátil 
porque en internet se pueden encontrar aplicaciones web adaptables a los distintos 
cursos de ESO y Bachillerato, por lo que los procesos de enseñanza-aprendizaje se 
podrían optimizar y enriquecer independientemente de la edad y el nivel del 
alumno. 
 
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6. REFERENCIAS 
 
BIBLIOGRAFÍA 
Boletín Oficial de Castilla y León, orden EDU/362/2015, del 4 de mayo (BOCyL del viernes 
8 de mayo de 2015) 
Cabero, J.; Nuevas tecnologías aplicadas a la educación; 2006, Ed. McGraw Hill 
Castells, M.; Internet y la sociedad red; 2001, Ed. La factoría 
Gimeno, J.; Formación de los profesores e innovación curricular; 1986, Cuadernos de 
Pedagogía 
Gobert, J.; O’Dwyer, L.; Horwitz, P.; Buckley, B.; Levy, S. T.; y Wilensky, U.; Examining the 
relationship between students’ epistemologies of models and conceptual learning in 
three science domains: Biology, physics, & chemistry; Int. J. Sci. Educ., 2011, 33, 653 
Illana, J.; Araque, J. A.; Liébana, A.; y Teijón, J. M.; Química; 2016, Ed. Anaya, 2.º Bac. 
Morales, A. M.; Gálvez, F.; Zubiaurre, I.; y Zubiaurre, S.; Física y Química; 2011, Ed. Anaya, 
4.º ESO 
Rodríguez, V. M. A.; Planteamientos críticos de las nuevas tecnologías aplicadas a la 
educación en la sociedad de la información y de la comunicación; 2006, Ed. Pixel-Bit 
Savater, F.; El valor de educar; 1997, Ed. Ariel 
Stefani, C.; y Tsaparlis, G.; Students’ levels of explanations, models, and misconceptions 
in basic quantum chemistry: A phenomenographic study; J. Res. Sci. Teach., 2009, 46, 520 
Vílchez, J. M.; Física y Química; 2015, Ed. Anaya, 2.º ESO 
• Otros libros: 
Cohen, E. R. et al.; Quantities, Units and Symbols in Physical Chemistry; 2008, IUPAC 
Petrucci, R. H.; Herring, F. G.; Madura, J. D.; y Bissonnette, C.; Química general; 2011, 
Ed. Pearson 
 
WEBGRAFÍA 
https://phet.colorado.edu/sims/html/build-an-atom/latest/build-an-atom_es.html 
https://phet.colorado.edu/sims/html/build-an-atom/latest/build-an-atom_es.html
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http://www.educaplus.org/sp2002/configuracion.html 
https://phet.colorado.edu/sims/html/molecule-shapes/latest/molecule-shapes_es.html 
https://phet.colorado.edu/sims/html/molecule-polarity/latest/molecule-
polarity_es.html 
 
http://www.educaplus.org/sp2002/configuracion.html
https://phet.colorado.edu/sims/html/molecule-shapes/latest/molecule-shapes_es.html
https://phet.colorado.edu/sims/html/molecule-polarity/latest/molecule-polarity_es.html
https://phet.colorado.edu/sims/html/molecule-polarity/latest/molecule-polarity_es.html