La clasificación periódica y la configuración electrónica

Según Bohr (1913) el núcleo atómico se halla rodeado por órbitas concéntricas recorridas por electrones.

La distancia núcleo electrón varía y por eso se toma la distancia media, esta distancia, según dedujo Bohr al cuantificar el átomo, constituye un nivel energético o de energía.

Un átomo puede poseer hasta un máximo de siete niveles energéticos que se designan de adentro hacia fuera con los números n 1- 2 – 3 – 4 – 5 – 6 y 7, a los que se llama números cuánticos principales o con las letras: K – L – M – N – O – P y Q.

Con estos conocimientos y observando la tabla periódica se puede deducir:

1) El número de orbitas o niveles de energía de un átomo es igual al número del período en el que se halla en la tabla.

2) En la orbita externa o de valencia, el átomo posee tantos electrones como sea el número de grupo o de familia.

3) Al aumentar en uno el número atómico de un átomo se obtiene el que le sigue en la tabla periódica.

4) Éste electrón se ubica en la orbita más externa o en una nueva según se halle el elemento, en el mismo período que el anterior o en el siguiente período.

5) Al final de cada período se llega a un gas noble que posee una orbita externa de ocho electrones a la que se denomina “orbita completa” u “octeto completo”.

6) El helio es el único gas noble que solo posee en su orbita externa, y única, dos electrones.

Los átomos

El núcleo de un átomo contiene protones cargados positivamente y -a excepción del hidrógeno, (¹H)- neutrones, que no tienen carga. El número atómico es igual al número de protones en el núcleo de un átomo. El peso atómico de un átomo es, aproximadamente, la suma del número de protones y neutrones existentes en su núcleo. Las propiedades químicas de un átomo están determinadas por sus electrones (partículas pequeñas, cargadas negativamente), que se encuentran fuera del núcleo. El número de electrones en un átomo es igual al número de protones y determina el número atómico.

Todos los átomos de un elemento determinado tienen el mismo número de protones en su núcleo. En algunas ocasiones, sin embargo, diferentes átomos del mismo elemento contienen diferentes números de neutrones. Estos átomos que, por lo tanto, difieren entre sí en sus pesos atómicos, pero no en sus números atómicos, se conocen como isótopos del elemento.

Los núcleos de los diferentes isótopos de un mismo elemento contienen el mismo número de protones, pero diferente número de neutrones. Así, los isótopos de un elemento tienen el mismo número atómico, pero difieren en sus pesos atómicos.

La mayoría de los elementos tienen varias formas isotópicas. Las diferencias en peso, aunque son muy pequeñas, son lo suficientemente grandes como para ser detectadas por los aparatos modernos de laboratorio. Además, si bien no todos, muchos de los isótopos menos comunes son radiactivos. Esto significa que el núcleo del átomo es inestable y emite energía cuando cambia a una forma más estable. La energía liberada por el núcleo de un isótopo radiactivo puede estar en forma de partículas subatómicas que se mueven rápidamente, de radiación electromagnética o en ambas formas. Pueden detectarse con un contador Geiger o con una película fotográfica.

Fuente: Helena Curtis - N. Sue Barnes
Adriana Schnek - Graciela Flores

Átomos y moléculas

La materia, incluso la que constituye los organismos más complejos, está constituida por combinaciones de elementos. En la Tierra, existen unos 92 elementos. Muchos son muy conocidos, como el carbono, que se encuentra en forma pura en el diamante y en el grafito; el oxígeno, abundante en el aire que respiramos; el calcio, que utilizan muchos organismos para construir conchas, cáscaras de huevo, huesos y dientes, y el hierro, que es el metal responsable del color rojo de nuestra sangre. La partícula más pequeña de un elemento es el átomo. Los átomos, a su vez, están constituidos por partículas más pequeñas: protones, neutrones y electrones.

En la actualidad, los físicos explican la estructura del átomo por medio del modelo orbital. Los átomos son las piezas fundamentales de toda la materia viva y no viva. Aun así, son muy pequeños y constituyen un espacio eminentemente vacío. Los electrones se mueven alrededor del núcleo a una gran velocidad -una fracción de la velocidad de la luz- siendo la distancia entre el electrón y el núcleo, en promedio, unas 1.000 veces el diámetro del núcleo.

En un átomo, existe una íntima relación entre los electrones y la energía. En un modelo simplificado, la distancia de un electrón al núcleo está determinada por la cantidad de energía potencial -o "energía de posición"- que posee el electrón. Así, los electrones tienen diferentes cantidades de energía de acuerdo a su ubicación con respecto al núcleo y, a su vez, su número y distribución determina el comportamiento químico de un átomo.

Las partículas formadas por dos o más átomos se conocen como moléculas que se mantienen juntas por medio de enlaces químicos. Dos tipos comunes son los enlaces iónicos y los enlaces covalentes.

Las reacciones químicas involucran el intercambio de electrones entre los átomos y pueden representarse con ecuaciones químicas. Tres tipos generales de reacciones químicas son:

1. la combinación de dos o más sustancias para formar una sustancia diferente,
2. la disociación de una sustancia en dos o más, y
3. el intercambio de átomos entre dos o más sustancias.

Las sustancias formadas por átomos de dos o más elementos diferentes, en proporciones definidas y constantes, se conocen como compuestos químicos.

Los seres vivos están constituidos por los mismos componentes químicos y físicos que las cosas sin vida, y obedecen a las mismas leyes físicas y químicas. Seis elementos (C, H, N, O, P y S) constituyen el 99% de toda la materia viva. Los átomos de estos elementos son pequeños y forman enlaces covalentes estables y fuertes. Con excepción del hidrógeno, todos pueden formar enlaces covalentes con dos o más átomos, dando lugar a las moléculas complejas que caracterizan a los sistemas vivos.

En los seres vivos la materia se ordena en los llamados niveles de organización biológica. Cada nivel, desde el subatómico hasta el de la biosfera, tiene propiedades particulares -o emergentes- que surgen de la interacción entre sus componentes.

Fuente: Helena Curtis - N. Sue Barnes
Adriana Schnek - Graciela Flores

Teoria atómica II

Teoria atómica I

Desarrollo de contenidos

Eje: la estructura de la materia
 
La estructura del átomo
 
Partículas subatómicas: electrones, protones y neutrones. Niveles de energía electrónicos. Distribución de electrones por nivel. Tabla periódica. Estructura del núcleo. Número atómico y número de masa. Isótopos.

Expectativas de logro
• Caracterizar la estructura interna del átomo de acuerdo con el modelo escolar presentado, reconociendo la existencia de un núcleo y niveles electrónicos de energía.
• Inferir, a partir de los números atómico y másico de un átomo dado, la cantidad de protones, neutrones y electrones que lo componen.
• Escribir la distribución de electrones por niveles para un átomo dado.
• Utilizar adecuadamente la tabla periódica de los elementos para obtener información de la estructura atómica de un elemento dado.
• Reconocer la existencia de isótopos de un elemento a partir de los distintos valores de sus números másicos.
• Describir el tipo de fuerzas en el átomo y su relación con los procesos físico-químicos.
• Analizar críticamente los alcances y limitaciones de la analogía planteada entre el modelo atómico trabajado y el sistema planetario.

Uniones químicas
 
Unión iónica y unión covalente. Electronegatividad. Diagramas o estructuras de Lewis. Fórmulas de sustancias binarias de compuestos sencillos. Teoría de la repulsión de pares electrónicos de valencia (TRePEV). Geometría molecular de compuestos binarios sencillos. Nomenclatura de compuestos binarios (óxidos, hidruros, hidrácidos y sales binarias).
 
Expectativas de logro
• Esquematizar correctamente las estructuras de Lewis para representar sustancias binarias iónicas y covalentes.
• Predecir geometrías moleculares para sustancias sencillas.
• Interpretar la unión química a partir del modelo escolar presentado.
• Construir una primera interpretación del proceso de oxidación-reducción.
• Utilizar el lenguaje simbólico propio de la química al escribir fórmulas y ecuaciones.
• Reconocer los diversos tipos de compuestos binarios y escribir adecuadamente sus fórmulas.
• Nombrar sustancias binarias utilizando la noción de número de oxidación y las convenciones correspondientes.

Eje: las transformaciones de la materia

Las reacciones químicas
 
Modelización del cambio químico: lo que se conserva y lo que cambia en el proceso. Las reacciones químicas: su representación y su significado. Reacciones de combustión y óxido-reducción. Comportamiento ácido/ básico en sustancias de uso cotidiano. Indicadores ácido-base naturales. La energía asociada a las reacciones químicas: reacciones endotérmicas y exotérmicas. Introducción al concepto de velocidad de reacción.

Expectativas de logro
• construir la noción de cambio químico como destrucción de enlaces y formación de otros;
• utilizar el modelo discontinuo de materia para interpretar el cambio químico;
• utilizar modelos icónicos para representar los estados inicial y final de un sistema en el que ocurra un cambio químico, atendiendo a la destrucción-formación de enlaces y a la conservación del número y tipo de átomos de cada elemento;
• leer y escribir las ecuaciones químicas correctamente balanceadas para representar las diversas reacciones trabajadas;
• identificar las variables que pueden modificar la velocidad de una reacción química;
• identificar ácidos y bases de uso cotidiano utilizando indicadores;
• calcular a partir de los calores de combustión por unidad de masa, los valores de los intercambios de energía en reacciones de combustión.

Las reacciones nucleares
 
Reacciones de fisión y fusión. Magnitudes conservadas en las reacciones nucleares. Energía implicada en reacciones nucleares. Reacciones controladas y espontáneas. Reactores nucleares. Radiactividad natural. Aplicaciones tecnológicas de las radiaciones y sus consecuencias.


Expectativas de logro
• leer y escribir adecuadamente ecuaciones que representen reacciones nucleares sencillas;
• deducir qué reacciones nucleares son posibles y cuáles no, a partir de las cantidades que deben conservarse;
• conocer cómo opera una reacción nuclear en cadena y cuáles son sus usos tecnológicos;
• identificar los tres tipos principales de emisiones radiactivas;
• predecir los elementos producidos a partir de un determinado decaimiento radiactivo;
• conocer los fundamentos del método de datación por carbono 14;
• conocer las principales aplicaciones de la radiactividad en nuestro país, tanto para usos medicinales como industriales;
• valorar críticamente los usos de la radiactividad y sus implicancias sociales.

Eje: los intercambios de energía


Intercambio de energía térmica
 
Calor y Temperatura. Interpretación microscópica de la Temperatura. Intercambio de calor por conducción, variables involucradas. Noción de calor específico. Conservación y degradación de la energía. Centrales energéticas.

Expectativas de logro
• distinguir entre calor y temperatura;
• utilizar unidades adecuadas para expresar temperatura y calor;
• dar explicaciones sobre procesos sencillos que impliquen; intercambios de energía térmica;
• hacer cálculos usando la ecuación fundamental e interpretar los resultados;
• interpretar las variables de las que depende un proceso a partir de las ecuaciones que lo describen;
• distinguir entre materiales conductores y aislantes del calor;
• diseñar y/o llevar adelante experiencias que permitan hacer mediciones que involucren calores específicos y calores intercambiados, y otras magnitudes tratadas en este núcleo;
• aplicar los conceptos estudiados al análisis de situaciones de producción de energía hogareña o industrial y sus efectos sobre el ambiente.

Intercambio de energía por radiación
 
Emisión, absorción y reflexión de radiación. Espectro electromagnético. Relación entre temperatura y radiación emitida. La energía del Sol y su influencia sobre la Tierra. El efecto Invernadero. La radiación solar: usos y aplicaciones.


Expectativas de logro
• distinguir cuál es el principal mecanismo de intercambio de energía (conducción o radiación) involucrado en un determinado proceso;
• dar ejemplos de situaciones en las que se privilegia cada mecanismo y fundamentar;
• utilizar correctamente términos como longitud de onda y frecuencia para describir una onda;
• reconocer los procesos de absorción, emisión y reflexión de radiación en casos concretos;
• reconocer y dar ejemplos de las distintas regiones del espectro electromagnético y su presencia en situaciones cotidianas;
• interpretar el efecto invernadero en base a las nociones de absorción, emisión y reflexión de radiación;
• asumir críticamente posición respecto del uso de determinados materiales acorde a sus efectos sobre el ambiente y la vida del hombre.