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INSTITUCIÓN EDUCATIVA FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS Decreto de Creación Nº 059 de febrero 8 del 2005 Resolución de Aprobación Nº002231del 30 Agosto de 2018 Página 1 de 9 GUIA DE APRENDIZAJE GRADO DECIMO ÁREA CIENCIAS NATURALES ASIGNATURA QUIMICA DOCENTE Mg. Yohan Alberto Bermúdez PERIODO II PERIODO ESTUDIANTE NUCLEO TEMATICO ASPECTOS FISICOQUIMICOS DE LAS SUSTANCIAS ¿CÓMO SE ORGANIZAN LOS ELEMENTOS QUÍMICOS SEGÚN SUS PROPIEDADES EN LA TABLA PERIÓDICA? GUIA No. 2.1 EJES CONCEPTUALES I. ELEMENTOS Y COMPUESTOS QUIMICOS. GENERALIDADES • La Tabla Periódica. • Generalidades. Propiedades de los Elementos Químicos • Elementos Nucleídos: Isótopos, Isobaros e Isótonos • Propiedades Magnéticas: Paramagnetismo y Diamagnetismo CRITERIOS E INDICADORES DE DESEMPEÑO 1. RECONOZCO LA TABLA PERIÓDICA, SU USO E INTERPRETACIÓN PARA OBTENER DATOS COMPARATIVOS Y DETERMINAR LAS PROPIEDADES FÍSICAS Y QUÍMICAS DE LOS ELEMENTOS • Elabora modelos gráficos de la Tabla Periódica y ubica sus propiedades. • Desarrolla talleres evaluativos sobre contenidos propuestos • Maneja una buena actitud y disposición al consultar sobre la Industria de la Minería en Colombia. 2. IDENTIFICO LA IMPORTANCIA DE LA CONFIGURACIÓN ELECTRÓNICA DE LOS ÁTOMOS PARA ESTABLECER SU COMPORTAMIENTO EN LAS PROPIEDADES PERIODICAS • Identifica la estructura y el comportamiento de las Propiedades Periódicas de los elementos químicos y establece su clasificación. • Realiza ejercicios aplicando los conceptos vistos sobre estructura atómica. • Participa y responde con actitud positiva a las actividades propuestas. TRANVERSALIDAD PRAE: Comprendo y valoro la importancia de evitar el uso de fertilizantes químicos y plaguicidas en los cultivos y granjas integrales. PESCC: Comprendo que todas las personas son un fin en sí mismas y por lo tanto valiosas por ser seres humanos, y emprendo acciones para que esto sea realidad en mí, en mi familia, en mi pareja y en la sociedad. INSTITUCIÓN EDUCATIVA FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS Decreto de Creación Nº 059 de febrero 8 del 2005 Resolución de Aprobación Nº002231del 30 Agosto de 2018 Página 2 de 9 GUIA DE APRENDIZAJE LOS ELEMENTOS QUIMICOS Un elemento químico es un tipo de materia constituida por átomos de la misma clase. En su forma más simple posee un número determinado de protones en su núcleo, haciéndolo pertenecer a una categoría única clasificada con el número atómico, aun cuando este pueda desplegar distintas masas atómicas. Es un átomo con características físicas únicas, aquella sustancia que no puede ser descompuesta mediante una reacción química, en otras más simples. Un elemento químico es una sustancia pura formada por átomos que tienen el mismo número atómico, es decir, el mismo número de protones o de electrones. Cada elemento se distingue de los demás por sus propiedades características. Se denomina número atómico al número de protones que tiene el núcleo de un átomo. Este número es igual al número de electrones que el átomo neutro posee alrededor del núcleo. Algunos elementos se han encontrado en la naturaleza y otros obtenidos de manera artificial, formando parte de sustancias simples o de compuestos químicos. Otros han sido creados artificialmente en los aceleradores de partículas o en reactores atómicos. Estos últimos suelen ser inestables y sólo existen durante milésimas de segundo. A lo largo de la historia del universo se han ido generando la variedad de elementos químicos a partir de núcleo síntesis en varios procesos, fundamentalmente debidos a estrellas. Los elementos químicos se representan a través de los llamados SIMBOLOS QUIMICOS los cuales proceden de sus nombres en griego, latín, inglés, árabe o llevan el nombre de su descubridor o ciudad en que se descubrieron, como por ejemplo: ❖ Litio (Li): del griego lithos, roca de color rojo muy intenso a la flama. ❖ Nitrógeno (N): en griego nitrum, ‘engendrador de nitratos’ ❖ Sodio (Na): Del latín sodanum (sosa). El símbolo Na viene del latín nátrium (nitrato de sodio) color amarillo a la flama. ❖ Fósforo (P): del griego phosphoros, ‘portador de luz’ (el fósforo emite luz en la oscuridad porque arde al combinarse lentamente con el oxígeno del aire). ❖ Zinc (Zn): del alemán zink, que significa origen oscuro. ❖ Galio (Ga): de Gallia (nombre romano de Francia). ❖ Germanio (Ge): de Germania (nombre romano de Alemania). ❖ Mendelevio (Md): en honor al químico ruso Dimitri Ivánovich Mendeléiev, precursor de la actual tabla periódica. ❖ Nobelio (No): en honor de Alfred Nobel. A partir del número atómico 113, se nombra a los elementos con la nomenclatura temporal de la IUPAC, en la que a cada elemento le corresponde como nombre su número en latín. RELACION ENTRE LOS ELEMENTOS Y LA TABLA PERIODICA La relación que tienen los elementos con la tabla periódica es que la tabla periódica contiene los elementos químicos en una forma de ordenada de acuerdo a su peso atómico, estableciendo más de 118 elementos conocidos. Algunos se han encontrado en la naturaleza, formando parte de sustancias simples o compuestos químicos. Otros han sido creados artificialmente en los aceleradores de partículas o en reactores atómicos. Estos últimos son inestables y sólo existen durante milésimas de segundo. http://es.wikipedia.org/wiki/Materia http://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81tomo http://es.wikipedia.org/wiki/Prot%C3%B3n http://es.wikipedia.org/wiki/N%C3%BAcleo_at%C3%B3mico http://es.wikipedia.org/wiki/N%C3%BAmero_at%C3%B3mico http://es.wikipedia.org/wiki/Masa_at%C3%B3mica http://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81tomo http://es.wikipedia.org/wiki/Sustancia http://es.wikipedia.org/wiki/Reacci%C3%B3n_qu%C3%ADmica http://es.wikipedia.org/wiki/Compuesto_qu%C3%ADmico http://es.wikipedia.org/wiki/Acelerador_de_part%C3%ADculas http://es.wikipedia.org/wiki/Acelerador_de_part%C3%ADculas http://es.wikipedia.org/wiki/Reactor_at%C3%B3mico http://es.wikipedia.org/wiki/Nucleos%C3%ADntesis http://es.wikipedia.org/wiki/Estrella http://es.wikipedia.org/wiki/Idioma_griego http://es.wikipedia.org/wiki/Lat%C3%ADn http://es.wikipedia.org/wiki/Idioma_ingl%C3%A9s http://es.wikipedia.org/wiki/Luz http://es.wikipedia.org/wiki/Gallia http://es.wikipedia.org/wiki/Germania_(personificaci%C3%B3n) http://es.wikipedia.org/wiki/Dmitri_Iv%C3%A1novich_Mendel%C3%A9iev http://es.wikipedia.org/wiki/Alfred_Nobel INSTITUCIÓN EDUCATIVA FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS Decreto de Creación Nº 059 de febrero 8 del 2005 Resolución de Aprobación Nº002231del 30 Agosto de 2018 Página 3 de 9 GUIA DE APRENDIZAJE LA TABLA PERIODICA DE LOS ELEMENTOS QUIMICOS. ORGANIZACIÓN A principios del Siglo XIX, los científicos vieron la necesidad de clasificar los elementos de alguna manera que permitiera un estudio más sistematizado de ellos. Para tal efecto, se tomaron como base las similitudes químicas y físicas de los elementos que se conocían por entonces. Una primera organización de los elementos químicos fue en dos grandes grupos: metales y no metales, elaborada por Lavoisier, a la que le siguió una clasificación de Dumas en Familias (Halógenos y Anfígenos). Luego en 1817 Doeberenier, observó que para ciertos grupos de tres elementos (Triadas), existían similitudes en sus propiedades; en 1864 el inglés Newlands, ordenó los elementos en orden creciente de sus masas atómicas en ocho grupos (Octavas). 1869, Mendeléiev y Meyer promulgaron la Ley Periódica para organizar los elementos, la cual se enuncia así: ¨Si se ordenan los elementos según sus masas atómicas crecientes se puede observar que periódicamente se repiten algunos conjuntos de propiedades La Tabla Periódica Moderna se basa en los trabajos de Mendeléiev, sustituyendo el ordenamiento periódico en función de las masas atómicas por otro basado en los Números Atómicosy que constituye la Ley Periódica Moderna: ¨ las propiedades de los elementos son función periódica de sus números atómicos¨. Sobre la base de su configuración electrónica, los elementos químicos se pueden clasificar en cuatro grupos: 1) Gases inertes: presentan una órbita electrónica externa completa con ocho electrones, con excepción del He que tiene dos. Ocupan el grupo 18 de la tabla periódica. 2) Elementos representativos: aquellos que tienen su órbita externa incompleta. Comprende a los elementos que ocupan los grupos 1, 2, 13, 14, 15,16 y 17 de la tabla periódica. 3) Elementos de transición: se caracterizan por presentar sus dos últimas órbitas incompletas. Corresponden a esta clase los elementos de los grupos 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10,11 y 12. 4) Elementos de transición interna: son los que presentan sus tres últimas orbitas incompletas. 1. ESTRUCTURA GENERAL La Tabla Periódica se encuentra diferenciada en columnas verticales de elementos llamadas Grupos o Familias y en filas horizontales denominadas Periodos o Series. A. Los Grupos o Familias, están determinados por la cantidad de electrones presentes en el último nivel de energía y se designan con números romanos o letras así: Los grupos IA al VIIA se conocen como Elementos Representativos, el grupo B, y las series Lantánida y Actínidas, comprende los Elementos de Transición; el Grupo VIIIA o 0 está integrado por los llamados Gases Nobles o Inertes. Algunos grupos de elementos reciben nombres de Familias así: ❖ Grupo IA Familia Alcalinos. ❖ Grupo IIA Familia Alcalinotérreos. ❖ Grupo IIIA Familia del Boro o Térreos. ❖ Grupo IVA Familia del Carbono o Carbonoideos. ❖ Grupo VA Familia del Nitrógeno o Nitrogenados. ❖ Grupo VIA Familia del Oxígeno o Anfígeno. ❖ Grupo VIIA Familia del Flúor o Halógenos. ❖ Grupo VIIIA Gases Nobles o Inertes. B. Los Períodos o Series, el lugar que ocupa cada elemento en su grupo está determinado, además del número de electrones en el último nivel, por el número de niveles de energía que presente cada uno de sus átomos. Así, encontramos elementos con igual número de niveles de energía situado en la misma fila horizontal o período. INSTITUCIÓN EDUCATIVA FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS Decreto de Creación Nº 059 de febrero 8 del 2005 Resolución de Aprobación Nº002231del 30 Agosto de 2018 Página 4 de 9 GUIA DE APRENDIZAJE C. La tabla periódica se puede también dividir en bloques de elementos según el orbital que estén ocupando los electrones más externos. Los bloques o regiones se denominan según la letra que hace referencia al orbital más externo: s, p, d y f D. A su vez la Tabla Periódica permite clasificar los elementos en METALES, NO METALES y GASES NOBLES. Una línea diagonal quebrada ubica al lado izquierdo los metales y al lado derecho los no metales. Los elementos que se encuentran cerca de la diagonal presentan propiedades de metales y no metales por los que reciben el nombre de metaloides o anfotéricos. CLASIFICACION Y UBICACIÓN DE LOS ELEMENTOS QUÍMICOS EN LA TABLA PERIODICA Los elementos químicos se clasifican con base a sus propiedades y comportamiento, y de esta manera se van ubicando en la tabla periódica, para ello se utiliza las siguientes configuraciones (Electrónica y Orbital) con base en el Número Atómico (Z), es decir, el número de electrones que conforman cada uno de ellos, así: ❖ Número Másico (No. protones y neutrones): A ❖ Número Atómico (No. de electrones o protones): Z INSTITUCIÓN EDUCATIVA FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS Decreto de Creación Nº 059 de febrero 8 del 2005 Resolución de Aprobación Nº002231del 30 Agosto de 2018 Página 5 de 9 GUIA DE APRENDIZAJE A 40 uma X Ca Z 20 La configuración electrónica, manera como se distribuyen los electrones en un átomo en su orden se escribe de la siguiente manera: La configuración por Orbitales Regla de HUND “los electrones se distribuyen equitativamente de tal manera que ningún orbital quede vacío, al menos debe contener un electrón” recordando que el número de electrones por orbital es 2, define dos estados en los átomos así: ESTADO BASAL ESTADO EXCITADO (uno o más orbitales vacíos, sin ē) (uno o más orbitales con ē en cada uno) A su vez se clasifican en dos grandes subgrupos: ❖ REPRESENTATIVOS (A): pertenecen a las regiones s y p ❖ TRANSICIÓN (B): pertenecen a las regiones d y f Cada uno de los GRUPOS se identifica a través de FAMILIAS como se indicó en el taller anterior, se expresan en Números Romanos (I, II, II, IV, etc) y cada uno de los PERIODOS en Números Arábigos (1.2.3.4. etc) respectivamente INSTITUCIÓN EDUCATIVA FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS Decreto de Creación Nº 059 de febrero 8 del 2005 Resolución de Aprobación Nº002231del 30 Agosto de 2018 Página 6 de 9 GUIA DE APRENDIZAJE Según su carácter metálico en: ❖ METALES: perteneces a las regiones s y d ❖ NO METALES: pertenecen a la región p CASOS ❖ Sodio (Na) Z: 11 PASO 1: se describe la configuración electrónica de tal manera que la suma de sus electrones sea igual a Z y se identifica el último nivel de energía (mayor valor numérico en la configuración) Configuración Electrónica: 1s2 2s2 2p6 3s1 último Nivel de Energía 1 ē PASO 2: una vez identificado se analiza la información, así: GRUPO: No. ē último nivel de energía PERIODO: último nivel de energía 3s1 REGION: último subnivel de energía PASO 3: con base en la configuración, ubicado el último nivel de energía y analizado su configuración y se procede a clasificar el elemento, así: GRUPO: IA FAMILIA: Alcalinos PERIODO: 4 REGIÓN: s CARÁCTER: Metálico La configuración por Orbitales o Regla de Hund se realiza de la siguiente manera, se ubican los electrones de par en par teniendo en cuenta el spin (↑↓) de cada uno; si llegara a presentarse un solo electrón su spin se considera positivo y se expresa ↑ así: 1s2 2s2 2p6 3s1 ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ ORBITALES INSTITUCIÓN EDUCATIVA FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS Decreto de Creación Nº 059 de febrero 8 del 2005 Resolución de Aprobación Nº002231del 30 Agosto de 2018 Página 7 de 9 GUIA DE APRENDIZAJE 1 ē Hierro (Fe) Z: 26 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d6 Al ser un elemento de transición, se identifican los dos últimos orbitales, y para definir el grupo al cual pertenece se aplica la siguiente Regla la cual depende de la suma de los electrones de sus orbitales, así: • Si la suma da 3,4,5,6,7 pertenecen a los Grupos IIIB, IVB, VB; VIB; VIIB respectivamente • Si la suma da 8,9,10 pertenecen al Grupo VIIIB • Si la suma da 11 pertenece al Grupo IB • Si la suma da 12 pertenece al Grupo IIB En el caso de Hierro quedaría: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d6 y se procede a clasificar 8 ē GRUPO: VIIIB FAMILIA: Transición PERIODO: 4 (último nivel de energía) REGION: d CARÁCTER: Metálico CONFIGURACIÓN ORBITAL 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d6 ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ ↑ ↑ ↑ Se distribuyen equitativamente Aluminio (Al) Z: 13 1s2 2s2 2p6 3s2 3p1 3 ē GRUPO: IIIA FAMILIA: Térreos PERIODO: 3 REGION: p CARÁCTER: No Metálico CONFIGURACIÓN ORBITAL En este caso para poder equilibrar los electrones se van tomando de los orbitales anteriores más externos prestando los que se requieran de uno en uno hasta completar y que ningún orbital quede vacío 1s2 2s2 2p6 3s2 3p1 1 ē ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ INSTITUCIÓN EDUCATIVA FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS Decreto de Creación Nº 059 de febrero 8 del 2005 Resolución de Aprobación Nº002231del 30 Agosto de 2018 Página 8 de 9 GUIA DE APRENDIZAJE 1 ē Se distribuyen así: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p1 ↑ ↓ ↑ ↓ ↑ ↓ ↑ ↓ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ Vanadio (V) Z: 23 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d3 5 ē GRUPO: VB FAMILIA: Transición PERIODO: 3 REGION: p CONFIGURACIÓN ORBITAL 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d3 ↑ ↓ ↑ ↓ ↑ ↓ ↑ ↓ ↑ ↓ ↑↓ ↑ ↓ ↑ ↓ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ Se distribuyen equitativamente 1 ē INSTITUCIÓN EDUCATIVA FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS Decreto de Creación Nº 059 de febrero 8 del 2005 Resolución de Aprobación Nº002231del 30 Agosto de 2018 Página 9 de 9 GUIA DE APRENDIZAJE ACTIVIDAD No. 1 TEMA: LOS ELEMENTOS QUÍMICOS Y LA TABLA PERIODICA 1. Elabore un cuadro comparativo de las propiedades de los elementos metálicos y no metálicos. Ejemplos en cada caso 2. Desarrolle siguientes planteamientos: a. Qué importancia crees que tienen algunos de los Elementos Químicos a nivel Biológico e Industrial. A que se denominan Bioelementos b. Como se ha desarrollado la Industria Minera en Colombia y en el Departamento. Que impacto ambiental se ha presentado por la misma. Exponga su punto de vista c. Consulta que Elementos Químicos se han descubierto recientemente y como se identifican 4. En un croquis de la Tabla Periódica ubica los símbolos químicos de los elementos dados a continuación, según sean metales, no metales, grupo, periodo o bloque al cual pertenecen: Estroncio, Oxígeno, Aluminio, Carbono, Sodio. Magnesio, Bromo, Helio, Xenón, Bario, Hierro, Fósforo, Azufre, Nitrógeno, Cloro, Potasio, Calcio, Silicio, Cobre, Bario, Litio, Yodo, Boro, Selenio, Flúor, Zinc, Cromo, Mercurio, Estaño, Arsénico. 5. Tomando como ejemplo los ejemplos anteriores, exprese la clasificación para los siguientes elementos: Estroncio, Zinc, Fosforo, Potasio, Bario, Cromo, Plata, Manganeso 6. Dada una lista de los siguientes elementos subraye y clasifique los que pertenecen a cada una de las familias. Configure electrónicamente e identifique el nivel de energía más externo, (electrones último nivel de energía, grupo, periodo, región, carácter metálico, configuración orbital) • Alcalinos: Fe, K, Cu, Ba, Na, Cl, Rb, Au, • Halógenos: O, Cl, H, Li, P, I, Br, Ag • Gases Nobles: Fe, F, Xe, Ar, Fr, N, C, Ne • Alcalinotérreos: Mg, Co, Ca, Na, I, Br, Ba, Pb • Carbonoideos: Si, Cu, Fe, Ge, C, N, Cl. Rb • Transición: Fe, Ba, Cr, O, Co, Sr, Cl, Xe • Anfígenos: Cd, Ni, S, Te, Al, O, I, Ar • Térreos: Al, Br, Xe, Ge, B, Mg, Na, I • Nitrogenoideos: N. B, P, C, Cl, As, Mn, Co
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