ESTÁNDAR
Entorno físico (Procesos químicos)
- Relaciono la estructura de las moléculas orgánicas e inorgánicas con sus propiedades físicas y químicas y su capacidad de cambio químico.
Ciencia, tecnología y sociedad
- Utilizo modelos biológicos, físicos y químicos para explicar la transformación y conservación de la energía.
- Identifico aplicaciones de diferentes modelos biológicos, químicos y físicos en procesos industriales y en el desarrollo tecnológico; analizo críticamente las implicaciones de sus usos.
COMPONENTE
- Entorno físico (Procesos químicos)
- Ciencia, tecnología y sociedad
INDICADOR DE DESEMPEÑO
De Conocimiento:
- Establezco relaciones entre las diferentes teorías de la estructura de los átomos.
De Desempeño:
- Empleo las leyes ponderables y la tabla periódica para determinar y proyectar propiedades físicas y químicas de los elementos y la formación de compuestos.
METODOLOGÍA/ SECUENCIA DIDÁCTICA
- Unidad didáctica
- Propiedades periódicas
- Propósito
- Comprender el comportamiento de un átomo teniendo en cuenta las propiedades periódicas.
- Desarrollo cognitivo instruccional
Propiedades periódicas
Reflexiona en la siguiente idea: “Las personas de acuerdo a su personalidad sienten más atracción por unas que por otras, de la misma manera los átomos sienten más afinidad por elementos específicos”.
Los elementos tienen una serie de propiedades que varían regularmente en la Tabla Periódica que se denominan propiedades periódicas. Todas estas propiedades dependen del tamaño atómico, de los electrones del último nivel de energía y de la carga nuclear (número de protones en el núcleo).
Si se analizan las estructuras de los átomos de los elementos que conforman un grupo en la Tabla Periódica, se observa de arriba hacia abajo que, a lo largo de dicho grupo y al pasar de un elemento a otro, aumenta el número de niveles de energía, ocasionando con ello la disminución de la atracción entre el núcleo del átomo y sus electrones del último nivel. Por otro lado, si se analiza lo que ocurre en los elementos que se encuentran de izquierda a derecha en un mismo periodo de la tabla, se observa que, aunque el número de niveles es constante, existe un aumento de protones (aumento del número atómico) y, por consiguiente, un aumento del número de electrones, dado que el átomo es neutro. Esto aumenta la atracción entre el núcleo (protones) y los electrones del último nivel de energía, lo que provoca una disminución en el radio atómico, es decir, una disminución en el tamaño.
Recuerda con la siguiente imagen a qué se hace alusión con niveles de energía.
Imagen tomada de https://www.researchgate.net/figure/Modelo-de-Bohr-del-atomo-de-hidrogeno-y-niveles-de-energia-de-un-atomo_fig1_47537175
Tamaño atómico
La primera propiedad es el tamaño atómico. Este se mide por el radio, es decir, la distancia entre el centro del núcleo atómico y el electrón más externo del último nivel de energía. En la Tabla Periódica, este aumenta de arriba hacia abajo debido a que, al descender en un grupo, aumentan los niveles de energía y el átomo se hace más grande. La unidad de medida del radio atómico es el Angstrom (1 Angstrom = 1.0 × 10-10 metros).
Imagen tomada de https://es-puraquimica.weebly.com/radios-atomico-e-ionico.html
Al recorrer un periodo de izquierda a derecha, el número atómico aumenta y aumentan también los electrones; la atracción entre protones y electrones se hace mayor, provocando con esto que el átomo se comprima, es decir, que se haga más pequeño. Imagínese un par de imanes (uno es el núcleo y el otro los electrones): a medida que el imán (núcleo) se hace más grande y fuerte al estar cerca de otro también más fuerte, la atracción entre los dos es mayor. Por ejemplo, si miramos en el cuarto periodo, el As a la derecha del Ge, el As tiene menor radio que el Ge. Y si miramos en el grupo VA, al N y al P, N está arriba de P. Por lo tanto, tiene un menor radio, porque tiene menor número de niveles de energía.
Para mayor claridad puedes ver el siguiente video https://www.youtube.com/watch?v=k2L-9mp4vGk Química: Propiedades Periódicas (I)
Observa la siguiente figura de la tabla periódica y analiza el cambio del tamaño atómico de los elementos en el transcurso de los periodos y los grupos.
Teniendo en cuenta la tabla anterior, responde las siguientes preguntas:
- ¿Qué sucede con el radio atómico a medida que se desplaza hacia abajo en el grupo?
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- ¿Qué pasa cuando se desplaza de izquierda a derecha en los periodos?
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- En la figura de la tabla periódica, dibuje dos (2) flechas de color que indiquen cómo aumenta el radio atómico en los grupos y los períodos
Energía de ionización
La segunda propiedad es la energía de ionización, que es la energía mínima requerida para quitar un electrón a un átomo neutro. En la tabla periódica, esta energía aumenta de abajo hacia arriba en un mismo grupo debido a que se necesita mayor energía para remover un electrón, por estar esté más cerca al núcleo. En un mismo periodo aumenta de izquierda a derecha porque al pasar de un elemento a otro, los electrones están más atraídos por el núcleo y se necesita más energía para removerlo. Así que, el elemento que menos energía requiere para quitarle un electrón es el francio y por lo tanto es el que más fácilmente cede los electrones. Esta propiedad permite predecir la formación de cationes o iones positivos.
A continuación, se presenta una imagen que presenta la energía que se necesita para quitarle un electrón a un átomo.
Imagen tomada de https://todoenergia.info/energia-de-ionizacion/
Recuerda que…
Cuando quitamos un electrón de un átomo neutro formamos un catión, es decir un elemento cargado positivamente.
A continuación, se presenta un ejemplo del cambio que se presenta de un átomo neutro que ha recibido una cantidad de energía específica y su producto que es la formación de un catión que ha perdido un electrón
1) Utilizando colores diferentes, dibuje dos (2) flechas en la Figura de la tabla periódica indicando cómo aumenta en los grupos y los periodos la energía de ionización.
2) Explique por qué la energía de ionización aumenta de abajo hacia arriba en los grupos
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- Desarrollo Metodológico
Actividad de práctica
- Ordenar en forma creciente de tamaño atómico los siguientes elementos
- Mg, Cs, K, Na, Rb
- O, F, Ne, S, As
- P, F, N, O, As
- Ca, Sr, Al, Mg, Ba
- Para cada grupo escoger el elemento de mayor energía de ionización
- Na, P, Cl, Al, H
- N, Cl, O, C, F, Br
- Ca, Mg, Be, Sr, Ra
- C, F, N, O, S
- P, Na, S, Mg, Cl, I
- Catalogue las siguientes afirmaciones como verdadera o falsa teniendo en cuenta las propiedades periódicas de los elementos químicos. Justifique su respuesta.
a) El elemento 1 tiene mayor radio atómico que el 3.
b) El elemento 4 tiene menor radio atómico que el 3.
c) El elemento 5 tiene igual radio atómico que el 3.
d) El elemento 4 tiene mayor radio atómico que el 1.
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