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Tabla periódica: configuración electrónica y propiedades periódicas

El siguiente recurso repasa la materia de la tabla periódica, la configuración electrónica y las propiedades periódicas. Además, entrega actividades con las que podrás reforzar tus conocimientos, sugerencias metodológicas para los docentes e imágenes que apoyan el contenido.

Tabla periódica, configuración electrónica y propiedades periódicas

El Átomo

El primero en hablar sobre las partículas más diminutas que constituyen la materia, fue Demócrito (460 – 370 a.C.), luego de cientos de años, John Dalton retomó la idea del átomo, realizando una teoría la cual goza de aciertos y errores, pero siendo esta un gran adelanto. Posteriormente, Thompson, descubrió el electrón, Rutherford el protón y James Chadwick el neutrón.

Estructura Básica del Átomo

El átomo, para Thompson consistía en un núcleo con los electrones insertados a su alrededor, tal como un budín de pasas. Para Rutherford, comprendía un sistema planetario con los electrones siguiendo orbitas alrededor del núcleo. Hoy en día, el átomo esta constituido principalmente por el núcleo, el cual posee protones (carga positiva) y neutrones (sin carga), alrededor de este núcleo se disponen los electrones (carga negativa) los cuales están moviéndose interminablemente y en forma caótica, generando una nube difusa.

Configuración Electrónica

Los cuatro números cuánticos (n, l, m, s) permiten identificar completamente un electrón en cualquier orbital de cualquier átomo. Si analizamos el átomo de hidrógeno, vemos que representa un sistema muy sencillo porque sólo contiene un electrón, que se ubica en el orbital “s” del primer nivel de energía. Esta situación es diferente para átomos que tienen más de un electrón. Para conocer la distribución de electrones en los distintos orbitales (lugares donde es más probable encontrar un electrón) en el interior de un átomo, se desarrolló la configuración electrónica. En ella se indica claramente el nivel de energía, los orbitales ocupados y el número de electrones de un átomo.

La configuración electrónica del átomo de hidrógeno es: 1s1

Para átomos más grandes, la configuración electrónica se efectúa según tres  principios:

- Principio de mínima energía: Las configuraciones electrónicas de los elementos se obtienen por ocupación sucesiva de los niveles desde el primer nivel de menor energía (1s). A medida que los niveles se llenan, se van ocupando los niveles superiores. El orden de energía creciente puede ser recordado mediante el siguiente esquema:

Orden de llenado de los orbitales
Figura 1: Orden de llenado de los orbitales

- Principio de exclusión de Pauli: en cada orbital puede haber un máximo de dos electrones los cuales deben tener espín contrario.

- Por otra parte, los orbitales s, p, d y f pueden ser ocupados hasta por un total de
2, 6, 10 y 14 electrones respectivamente, pero cuando los subniveles están parcialmente llenos, los electrones se distribuyen de manera que presentan el máximo número de espines con el mismo valor o bien sus espines deben ser paralelos. Este es el Principio de máxima multiplicidad de Hund, que también puede enunciarse así: los electrones se distribuyen ocupando los orbitales disponibles en un solo sentido (spin) y luego con los que tienen espín opuesto, completando de esta manera el llenado orbital.

A modo de ejemplo, si queremos representar la configuración electrónica del átomo de nitrógeno, que tiene un total de siete electrones, se deben asignar dos electrones al subnivel “s” del nivel 1, esto es, 1s2, con lo que el nivel 1 queda completo. ¿Cómo se ubican los cinco electrones restantes?

Según el principio de exclusión de Pauli, cada orbital 2s, 2px, 2py, 2pz puede contener como máximo dos electrones de espín opuesto. Una vez que se ha llenado el orbital 2s se prosigue con los orbitales 2p, que poseen una energía ligeramente superior.

Para la siguiente figura: ¿Cuál de los ordenamientos corresponde al de menor energía para el átomo de N?

Posibles configuraciones para el átomos de N
Figura 2. Posibles configuraciones para el átomos de N

El ordenamiento correcto es el primero de esta figura. En el estado de mínima energía o estado fundamental del átomo de nitrógeno; los otros ordenamientos tienen mayor energía. En el segundo caso, se muestra un orbital con dos electrones de espín contrario, pero el orbital 2pz se encuentra vacío, lo que va en contra del principio de máxima multiplicidad. El tercer ordenamiento muestra tres electrones en cada uno de los orbitales; sin embargo, éstos no tienen espines paralelos, al igual que en el cuarto ordenamiento.

Hay que notar, sin embargo, que las configuraciones mostradas aquí no agotan todas las posibilidades y, de igual modo, por ejemplo, se puede escribir una configuración de mínima energía totalmente equivalente a la primera, pero con las tres flechas, que representan los espines, hacia abajo.

La siguiente tabla presenta un esquema de la clasificación y número de orbitales por nivel atómico:

Tabla que presenta un esquema de la clasificación y número de orbitales por nivel atómico


En la tabla periódica el llenado de electrones se realiza de la siguiente forma:

Llenado de los orbitales atómicos

Figura 3. Llenado de orbitales según ubicación en la tabla periódica

Tabla periódica

La tabla periódica actual obedece a un ordenamiento de los elementos de acuerdo a una serie de características y propiedades que se repiten a lo largo de ella. La primera forma de clasificar a los elementos fue según su número atómico (Z) o bien según su tamaño, por ello el primer elemento que conforma la tabla periódica es el hidrógeno.

Otra de las propiedades que ayudaron a formar el sistema periódico es que los elementos con configuraciones atómicas externas similares se comportan de manera parecida en muchos aspectos.

El origen de la tabla periódica data aproximadamente de 1864, cuando el químico inglés John Newlands observó que cuando los elementos conocidos se ordenaban de acuerdo con sus masas atómicas, cada octavo elemento tenía propiedades similares.
Newlands se refirió a esta relación como la ley de las octavas. Sin embargo, esta ley no se cumple para elementos que se encuentran mas allá del calcio, y por eso la comunidad científica de la época no aceptó su trabajo.

En 1869 el químico ruso Dimitri Mendeleev propuso una tabulación más amplia de los elementos basada en la recurrencia periódica y regular de las propiedades. Este segundo intento de sistema periódico hizo posible la predicción de las propiedades de varios elementos que aún no habían sido descubiertos. Por ejemplo, Mendeleev propuso la existencia de un elemento desconocido que llamó eka–aluminio, cuya ubicación debiera ser inmediatamente bajo el aluminio. Cuando el galio fue descubierto cuatro años más tarde, se encontró que las propiedades predichas para el eka– aluminio coincidían notablemente con las observadas en el galio.

Actualmente la tabla está ordenada en siete filas horizontales, llamadas “periodos” que indican el último nivel enérgico que tiene un elemento. Las 18 columnas (verticales) son llamadas grupos, e indican el número de electrones en la última capa.

Clasificación periódica

De acuerdo con el tipo de subnivel que ha sido llenado, los elementos se pueden dividir en categorías: los elementos representativos, los gases nobles, los elementos de transición (o metales de transición), los lantánidos y los actínidos.

Los elementos representativos son los elementos de los grupos 1A hasta 7A, todos los cuales tienen incompletos los subniveles s ó p del máximo número cuántico principal.

Con excepción del He, los gases nobles que conforman el grupo 8A tienen el mismo subnivel p completo.

Los metales de transición son los elementos 1B y del 3B hasta el 8B, los cuales tienen capas d incompletas, o fácilmente forman cationes con subniveles d incompletos. Los elementos del grupo 2B son Zn, Cd, y Hg, que no son representativos ni metales de transición.

A los lantánidos y actínidos se les llama también elementos de transición interna del bloque f porque tienen subniveles f incompletos.

Si analizamos las configuraciones del grupo 1A vemos que son similares: todos tienen el último electrón en un orbital s. El grupo 2A tiene configuración ns2 para los dos electrones más externos. La similitud de las configuraciones electrónicas externas es lo que hace parecidos a los elementos de un grupo en su comportamiento químico.

Esta observación es válida para el resto de los elementos representativos. Si analizamos la configuración del grupo 7A, o elementos halógenos, todos ellos poseen configuración ns2np5, haciendo que tengan propiedades muy similares como grupo.

Propiedades Periódicas

- La energía de ionización es la energía mínima necesaria para que un átomo gaseoso en su estado fundamental o de menor energía, separe un electrón de este átomo gaseoso y así obtenga un ión positivo gaseoso en su estado fundamental:

Las energías de ionización de los elementos de un periodo aumentan al incrementarse el número atómico. Cabe destacar que las energías de ionización de los gases nobles (grupo 8A) son mayores que todas las demás, debido a que la mayoría de los gases nobles son químicamente inertes en virtud de sus elevadas energías de ionización. Los elementos del grupo 1A (los metales alcalinos) tienen las menores energías de ionización.

Cada uno de estos elementos tiene un electrón en la última capa, el cual es energéticamente fácil de quitar (a partir de ahí, es posible diferenciar entre energía de ionización 1, 2 y 3), por ello los elementos de este grupo forman cationes (iones positivos).

Dentro de un grupo, la energía o potencial de ionización disminuye a medida que aumenta el número atómico, es decir de arriba abajo. Esto se debe a que en elementos más grandes la fuerza con la que están unidos los electrones es mayor que en átomos más pequeños, y para sacar un electrón se requiere más energía.Las energías de ionización de los elementos de un periodo aumentan al incrementarse el número atómico. Cabe destacar que las energías de ionización de los gases nobles (grupo 8A) son mayores que todas las demás, debido a que la mayoría de los gases nobles son químicamente inertes en virtud de sus elevadas energías de ionización. Los elementos del grupo 1A (los metales alcalinos) tienen las menores energías de ionización.

Cada uno de estos elementos tiene un electrón en la última capa, el cual es energéticamente fácil de quitar (a partir de ahí, es posible diferenciar entre energía de ionización 1, 2 y 3), por ello los elementos de este grupo forman cationes (iones positivos).

Dentro de un grupo, la energía o potencial de ionización disminuye a medida que aumenta el número atómico, es decir de arriba abajo. Esto se debe a que en elementos más grandes la fuerza con la que están unidos los electrones es mayor que en átomos más pequeños, y para sacar un electrón se requiere más energía.

Energía de ionización

Potencial de ionización

Figura 4. Aumento de potencial ionización según periodo y grupo

- La afinidad electrónica es el cambio de energía cuando un átomo acepta un electrón en el estado gaseoso:

Entre más negativa sea la afinidad electrónica, mayor será la tendencia del átomo a aceptar (ganar) un electrón. Los elementos que presentan energías más negativas son los halógenos (7A), debido a que la electronegatividad o capacidad de estos elementos es muy alta.
 
La afinidad electrónica no presenta un aumento o disminución de forma ordenada dentro de la tabla periódica, más bien de forma desordenada, a pesar de que presenta algunos patrones como por ejemplo que los no metales poseen afinidades electrónicas más bajas que los metales. En forma global es posible encontrar un estándar de variación parecido al de la energía de ionización.

-  Electronegatividad: Tendencia que presenta un átomo a atraer electrones de otro cuando forma parte de un compuesto. Si un átomo atrae fuertemente electrones, se dice que es altamente electronegativo, por el contrario, si no atrae fuertemente electrones el átomo es poco electronegativo. Cabe destacar, que cuando un átomo pierde fácilmente sus electrones, este es denominado “electropositivo”. La electronegatividad posee relevancia en el momento de determinar la polaridad de una molécula o enlace, así como el agua (H2O) es polar, en base a la diferencia de electronegatividad entre Hidrógeno y Oxígeno.

En la tabla periódica la electronegatividad aumenta de izquierda a derecha en un período y de abajo hacia arriba en un grupo.

Aumento de la afinidad electrónica según periodo y grupo

Figura 5. Aumento de la afinidad electrónica según periodo y grupo

- Radio atómico: es la mitad de la distancia entre dos núcleos de dos átomos adyacentes. Numerosas propiedades físicas, incluyendo la densidad, el punto de fusión, el punto de ebullición, están relacionadas con el tamaño de los átomos. Los radios atómicos están determinados en gran medida por cuán fuertemente atrae el núcleo a los electrones. A mayor carga nuclear efectiva los electrones estarán más fuertemente enlazados al núcleo y menor será el radio atómico. Dentro de un periodo, el radio atómico disminuye constantemente debido a que aumenta la carga nuclear efectiva. A medida que se desciende en un grupo el radio aumenta según aumenta el número atómico.

Radio atómico
Aumento de radio atómico según periodo y grupo
Figura 6. Aumento de radio atómico según periodo y grupo
- Radio iónico: es el radio de un catión o de un anión. El radio iónico afecta las propiedades físicas y químicas de un compuesto iónico. Por ejemplo, la estructura tridimensional de un compuesto depende del tamaño relativo de sus cationes y aniones. Cuando un átomo neutro se convierte en un ión, se espera un cambio en el tamaño. Si el átomo forma un anión, su tamaño aumenta dado que la carga nuclear permanece constate pero la repulsión resultante entre electrones extiende el dominio de la nube electrónica. Por otro lado, un catión es más pequeño que su átomo neutro, dado que quitar uno o más electrones reduce la repulsión electrón–electrón y se contrae la nube electrónica. El radio iónico aumenta de acuerdo al radio atómico, es decir a lo largo de un periodo aumenta conforme el número atómico, y en un grupo aumenta hacia abajo.

Radio iónico
Aumento de radio iónico según periodo y grupo
Figura 7. Aumento de radio iónico según periodo y grupo
Modelo atómico. ¿CÓMO SON LAS CONFIGURACIONES ELECTRÓNICAS?EducarchileEn total se conocen más de 118 elementos que forman toda la materia. Organizar estos elementos utilizando un criterio sencillo y de fácil aproximación para su conocimiento, no ha sido fácil. La organización y tabulación que hoy en día conocemos se le debe al químico ruso Dimitri Mendeleiev.Ir a la actividad
Modelo atómico. ¿CÓMO VARÍAN LAS PROPIEDADES FÑISICAS DE LOS ELEMENTOS DE LA TABLA PERIODICA?EducarchileActualmente, la tabla está ordenada en siete filas horizontales, llamadas períodos, y 18 columnas (verticales), llamadas grupos. Los períodos indican el último nivel energético que tiene un elemento, mientras que los grupos indican el número de electrones en la última capa. Ir a la actividad
Imagen de un modelo atómico Guía del docente: configuración electrónica y propiedades periódicas
Educarchile
Descripción curricular

-Nivel: 2º medio

-Subsector: Ciencias Químicas

-Unidad temática: Modelo atómico de la materia

- Palabras claves: elementos químicos, tabla periódica, configuración electrónica, propiedades físicas.

- Contenidos curriculares:

- Constituyentes del átomo; descripción de los modelos atómicos precursores del modelo

actualmente aceptado; modelo atómico de la materia: orbital atómico, númeroatómico,

configuración electrónica.

- Propiedades periódicas de los elementos: radio atómico e iónico; energía de ionización;

afinidad electrónica y electronegatividad, usando la Tabla Periódica actual.

- Contenidos relacionados:

- 1° Medio

El agua

El aire

Los procesos químicos

Los materiales

- 2° Medio

Enlace químico

Disoluciones químicas

- 3° Medio

Reactividad y equilibrio químico

Cinética

- 4° Medio

Procesos químicos industriales

-Aprendizajes esperados:

- Reconocen que toda la materia consiste de combinaciones de una variedad de átomos de

elementos, los que están constituidos por un núcleo y electrones.

- Identifican y escriben configuraciones electrónicas con ciertos elementos de la tabla

periódica.

- Relacionan configuraciones electrónicas entre elementos encontrando aspectos en común.

- Reconocen que muchas de las propiedades de los elementos se repiten periódicamente, y

valoran el ordenamiento de los elementos en el sistema periódico como el resultado de un

proceso histórico en la búsqueda de sistematizar y ordenar una gran cantidad de información.

- Distinguen las propiedades de radio atómico, energía de ionización, afinidad electrónica,

electronegatividad y radio iónico y las reconocen como propiedades periódicas.

- Aprendizajes esperados de esta actividad:

- Comprender y explicar las propiedades periódicas de los elementos.

- Comprender el uso de la Tabla Periódica actual.

- Comprender y explicar la organización electrónica de algunos de los elementos químicos.

- Realizar configuraciones electrónicas de los elementos.

- Comparar configuraciones electrónicas en base a los periodos y grupos de la tabla

periódica.

- Recursos digitales asociados de www.educarchile.cl :

- Ficha: Tabla Periódica: Configuración electrónica y Propiedades periódicas.

- Juego: “Conceptos y Tabla Periódica” (Formato “El ahorcado”).

- Animación: “Llenado de orbitales”.

- Diapositivas digitales (ppt): “Modelo atómico de la materia”

- Actividades propuestas para este tema

Este tema incluye dos actividades independientes entre sí, orientadas a la comprensión de las

configuraciones electrónicas y propiedades periódicas.

- Actividad “¿Cómo son las configuraciones electrónicas de los elementos que

forman una familia?”: Pretende guiar el estudio de la configuración electrónica de los

elementos, permitiendo la comparación entre distintos elementos de la tabla periódica, para

así determinar sus aspectos en común y también distinciones.

Esta actividad desarrolla el aspecto analítico y comparativo, ya que permite trabajar directamente con los datos de la tabla periódica y la información que estos entregan.

-Actividad “¿Cómo varían las propiedades físicas de los elementos en la

Tabla Periódica?”: Pretende guiar el estudio de la Tabla Periódica para su correcta

utilización. De ella los estudiantes deben rescatar las propiedades físicas de los elementos

que allí aparecen para luego determinar las variaciones que tienen estas dentro de un

período y/o grupo.

Se recomienda realizar estas actividades en una sala de clases usando clase y media, es decir, utilizando 3 horas pedagógicas, de las cuales hora y media a dos horas es aceptable para revisar los contenidos a tratar, dejando el resto para desarrollar la guía del estudiante.

Los contenidos deben ser revisados antes que todo. Estos los puede obtener de la ficha de

contenidos, PowerPoint asociado “Modelo atómico de la materia” y como complemento la

animación “llenado de orbitales” del portal Educarchile, la cual puede ser utilizada para finalizar y ejemplificar los contenidos tratados, específicamente el de “configuración electrónica”.

 

ACTIVIDAD: ¿Cómo son las configuraciones electrónicas de los elementos que forman una familia?

 

3H 

 

1. Mapa de contenidos tratados

 

mapa1

 

2. Desarrollo de la actividad ¿Cómo son las configuraciones electrónicas de los

elementos que forman una familia?

 

Paso 1 (tiempo: máximo 30 minutos)

Recomendamos realizar esta actividad una vez que los estudiantes sepan utilizar una Tabla

Periódica, sus grupos (o familias) y períodos de elementos, es decir, al momento de ya haber

revisado los contenidos pertinentes. También es necesario hayan visto el desarrollo de

configuraciones electrónicas, organización de electrones según los principios pertinentes. Recuerde que esta actividad, lo más probable es que se desarrolle en la tercera hora pedagógica disponible, es decir, en la segunda clase.

Sugerimos recordar brevemente las familias (o grupos) de los elementos.

- Elementos representativos

- Elementos de transición

- Elementos de transición interna (Lantánidos y Actínidos)

- Elementos halógenos

- Gases nobles

 

Paso 2 (tiempo: máximo 10 minutos)

Puede comenzar la actividad preguntando:

- ¿Es posible organizar los electrones al interior de un átomo?

Esta pregunta, tiene como objetivo, motivar al estudiante y contextualizarlo, para así realizar la actividad detallada más adelante.

 

Paso 3 (tiempo: máximo 45 minutos)

Entregue la Guía para el estudiante para así realizar esta actividad. Pueden obtenerla desde el

portal de Internet Educarchile. También es posible acceder a ella leyéndola en línea, siempre y cuando se disponga de computadores.

Materiales necesarios para desarrollar la actividad.

 

Materiales:

- Tabla Periódica

- Lápiz grafito o portaminas

- Goma de borrar

Una vez que sus estudiantes tengan la guía, léanla todos juntos por cualquier duda o inquietud del estudiante y luego comiencen la actividad.

Para realizar esta actividad, los estudiantes deben escribir configuraciones electrónicas de algunos elementos y luego observar si tienen algo en común. Pueden tener material de apoyo de la ficha de contenidos y PowerPoint asociado “Modelo atómico de la materia” del portal Educarchile.

A continuación se encuentran las respuestas correctas a las actividades, las que puede utilizar para corregir las respuestas de los estudiantes.

 

1. ¿Cómo es la configuración electrónica de los metales alcalinos?

a. Realiza una lista de todos los elementos alcalinos.

Los elementos alcalinos son: Litio (Li), sodio (Na), potasio (K), rubidio (Rb), cesio (Cs) y francio (Fr).

 

b. Escribe la configuración electrónica de al menos dos elementos de este grupo (tener en cuenta que las configuraciones electrónicas de las tablas siguientes están en forma “condensada”, es decir, utilizando la configuración electrónica de los gases nobles como base, por lo que hay que recordar a los estudiantes el desarrollo de configuraciones electrónicas ya sea en forma normal y/o condensada).

 

Li 

 

c. ¿Tienen algo en común? ¿Cuál es el último orbital ocupado?

Todo este grupo de elementos tiene un electrón desapareado en el orbital s, el cual esta

incompleto.

 

2. ¿Cómo es la configuración electrónica de los metales alcalinotérreos?

a. Realiza una lista de todos los elementos alcalinotérreos.

Los elementos alcalinotérreos son: berilio (Be), magnesio (Mg), calcio (Ca), estroncio (Sr), bario (Ba) y radio (Ra).

 

b. Escribe la configuración electrónica de al menos dos elementos de este grupo.

 

 Be

 

c. ¿Tienen algo en común? ¿Cuál es el último orbital ocupado?

Todos los elementos de esta familia tienen dos electrones en el último nivel energético, utilizando el orbital s.

 

3. ¿Cómo es la configuración electrónica de los elementos de transición?

a. Realiza una lista de todos los elementos de transición.

Escandio (Sc), titanio (Ti), vanadio (V), cromo (Cr), manganeso (Mn), hierro (Fe), cobalto (Co), níquel (Ni), cobre (Cu), ytrio (Y), circonio (Zr), niobio (Nb), molibdeno (Mo), tecnecio (Tc), rutenio (Ru), rodio (Rh), paladio (Pd), plata (Ag).

 

b. Escribe la configuración electrónica de al menos dos elementos de este grupo.

 

SC

 

c. ¿Tienen algo en común? ¿Cuál es el último orbital ocupado?

Todo este grupo de elementos (excepto el cobre y cromo) tienen el orbital d del tercer o cuarto nivel incompleto. Todos los elementos, excepto el cromo y el cobre, tienen el orbital s del siguiente nivel lleno.

 

4. ¿Cómo es la configuración electrónica de los elementos: cinc (Zn), cadmio (Cd) y mercurio (Hg)?

a. Escribe la configuración electrónica de al menos dos elementos de este grupo.

 

Zn

 

b. ¿Tienen algo en común? ¿Cuál es el último orbital ocupado?

Estos tres elementos tienen la capa d completa en el tercer, cuarto y quinto nivel respectivamente.

El siguiente orbital, s, también está completo.

 

5. ¿Cómo es la configuración electrónica de los elementos de transición interna?

a. Realiza una lista de todos los elementos de transición interna.

Lantano (la), cerio (Ce), praseodimio (Pr), neodimio (Nd), prometio (Pm), samario (Sm), europio (Eu), gadolinio (Gd), terbio (Tb), disprosio (Dy), holmio (Ho), erbio (Er), tulio (Tm), iterbio (Yb) y lutecio (Lu).

 

b. Escribe la configuración electrónica de al menos dos elementos de este grupo.

 

La

 

c. ¿Tienen algo en común? ¿Cuál es el último orbital ocupado?

Estos elementos tienen la capa f incompleta. El último orbital ocupado es el s.

 

6. ¿Cómo es la configuración electrónica de los elementos halógenos?

a. Realiza una lista de todos los elementos halógenos.

Flúor (F), cloro (Cl), bromo (Br), yodo (Y) y astato (At).

 

b. Escribe la configuración electrónica de al menos dos elementos de este grupo.

 

 F

 

c. ¿Tienen algo en común? ¿Cuál es el último orbital ocupado?

A todos estos elementos les falta un electrón para completar sus niveles de energía. El último

orbital ocupado, para todos los elementos, es el orbital p.

 

7. ¿Cómo es la configuración electrónica de los gases nobles?

a. Realiza una lista de todos los gases nobles.

Helio (He), neón (Ne), argón (Ar), kriptón (Kr), xenón (Xe) y radón (Rn).

 

b. Escribe la configuración electrónica de al menos dos elementos de este grupo.

 

He

 

c. ¿Tienen algo en común? ¿Cuál es el último orbital ocupado?

Todos estos elementos tienen su último nivel de energía completo. El último orbital ocupado para todos los gases nobles, excepto el Helio, es el p. Para el Helio es el orbital s.

 

Paso 4 (tiempo: máximo 5 minutos)

Puede concluir esta actividad pidiéndoles que completen la siguiente tabla de números de

electrones por orbital (así los estudiantes podrán familiarizarse con cada uno de los orbitales,

generalizando con el número máximo de electrones por orbital):

 

S

 

II. Ahora que has analizado los elementos de la tabla periódica, ¿qué reflexión puedes hacer sobre su organización?

Todos los elementos de la tabla periódica tienen ciertas características comunes que los reúnen en grupos o familias. Las configuraciones electrónicas de cada elemento más sus propiedades periódicas dan patrones para poder organizar estos elementos.

 

ACTIVIDAD: ¿Cómo varían las propiedades físicas de los elementos en la tabla

periódica?

 

 2H

 

1. Mapa de contenidos tratados

 

mapa2

 

2. Desarrollo de la actividad ¿Cómo varían las propiedades físicas de los elementos en la tabla periódica?

 

Paso 1 (tiempo: máximo 40 minutos)

En vista de que esta actividad comienza aproximadamente en la segunda hora pedagógica, dé

partida a esta recordando que existen 118 elementos que se organizan en una tabla, llamada Tabla Periódica o Sistema Periódico, de acuerdo con sus propiedades físicas y químicas. Los estudiantes podrán ubicarse más rápidamente al momento de utilizar la Tabla Periódica.

Sugerimos que recuerde los conceptos básicos de esta (brevemente):

- Grupos o familias de elementos

Elementos representativos

Elementos de transición

Elementos de transición interna

Elementos halógenos

Gases nobles

- Periodos

- Propiedades físicas o periódicas de los elementos

Energía de ionización

Afinidad electrónica

Electronegatividad

Radio atómico

Radio iónico

 

Paso 2 (tiempo: máximo 45 minutos)

Para comenzar la actividad, puede motivar la indagación con la siguiente pregunta a sus

estudiantes:

- ¿Cambian las propiedades físicas de elementos al interior de una familia o de un período?

Materiales necesarios para desarrollar la actividad.

 

Materiales:

- Tabla Periódica

- Lápiz grafito o portaminas

- Goma de borrar

Inicie la actividad asegurándose de que los estudiantes tengan una Tabla Periódica, en caso de que algunos estudiantes no tengan, haga grupos de trabajo, de dos o tres personas no más, para poder asegurar de cierta forma la participación de cada estudiante.

Entregue la Guía para el estudiante. La pueden leer en conjunto para resaltar dudas o inquietudes de los estudiantes.

Las respuestas correctas para esta actividad se encuentran a continuación, la que puede utilizar para revisar las respuestas de los estudiantes.

 

I Variación de la energía de ionización

1. Anota en la tabla siguiente los potenciales de ionización de los elementos del grupo IA (sin el átomo de Hidrógeno) y del grupo IIA y de los periodos 2 y 3.

 

tabla 

2. Observa los valores de potenciales de ionización de esta tabla en el grupo (columnas

verticales). ¿Cómo cambia la energía de ionización en un grupo?

Los valores de potencial de ionización dentro de un grupo disminuyen hacia abajo. Es decir,

disminuyen con el aumento del número atómico.

 

3. Observa los valores de los potenciales de ionización de esta tabla en el período (filas

horizontales). ¿Cómo varía la energía de ionización a medida que aumenta el número atómico, es decir, hacia la derecha?

Los valores de potencial de ionización dentro de un período aumentan hacia la derecha. Es decir aumentan con el número atómico, a pesar de que los valores tienden a no seguir un patrón.

 

4. Realiza un esquema de la variación (en un grupo y en un período) en tu cuaderno.

 

Aumento 

 

II Variación de la afinidad electrónica

1. En base a la ficha de contenidos y el PowerPoint asociado a la actividad, ¿Cómo varía la

afinidad electrónica dentro de un grupo y de un período en la Tabla Periódica?

Dentro de un grupo en la Tabla Periódica, la afinidad electrónica disminuye a medida que aumenta el número atómico. En otras palabras, aumenta cuando disminuye el número atómico.

En la Tabla Periódica, la afinidad electrónica aumenta hacia la derecha, a pesar de que sus valores tienden a ser desordenados. En definitiva, su tendencia es similar a la del potencial de ionización.

 

2. Realiza un esquema de esta variación (en un grupo y en un período) en tu cuaderno.

 

Aumento 

III Variación de la electronegatividad

1. En base a la ficha de contenidos y el PowerPoint asociado a la actividad, ¿Cómo varía la

Electronegatividad dentro de un grupo y de un período en la Tabla Periódica?

La electronegatividad, dentro de un grupo aumenta de abajo hacia arriba, y en un período aumenta de izquierda a derecha.

 

2. Realiza un esquema de esta variación (en un grupo y en un período) en tu cuaderno.

 

Aumento 

IV Variación del radio atómico

1. Anota en la tabla siguiente los radios atómicos de los elementos del grupo IA (sin hidrógeno) y del grupo IIA y de los periodos 2 y 3.

 

tabla2

 

2. Observa los valores de los radios atómicos de esta tabla según el grupo (columnas verticales).

¿Cómo cambia el radio a medida que aumenta el número atómico, es decir, hacia abajo?

En un grupo, los valores del radio atómico aumentan a medida que aumenta el número atómico. Es decir, aumentan hacia abajo.

 

3. Observa los valores de los radios atómicos de esta tabla según el período (filas horizontales).

¿Cómo varía el radio a medida que aumenta el número atómico, es decir, hacia la derecha?

Dentro de un período, el radio atómico disminuye a medida que aumenta el número atómico.

 

4. Realiza un esquema de la variación (en un grupo y en un período) en tu cuaderno.

Dentro de un período disminuye hacia la derecha y dentro de un grupo aumenta hacia abajo.

 

aumento2

 

V Variación del radio iónico

1. En base a la ficha de contenidos y PowerPoint asociado a la actividad, ¿Cómo varía el radio

Iónico dentro de un grupo y de un período en la tabla periódica?

Existen variaciones de similares al radio atómico de los átomos. Por otro lado se espera que cuando un átomo neutro se convierte en un ion, se espera un cambio en el tamaño según se transforme en catión o anión.

Si el átomo pierde un electrón (o varios), entonces la nube electrónica se contrae y el ion (que ahora es catión) es más pequeño que el átomo inicial.

Cuando un átomo forma un anión el tamaño o radio aumenta debido a que la repulsión electrónica, consecuente de agregar un electrón (o varios) hace que aumente el tamaño de la nube electrónica.

 

Paso 3 (tiempo: máximo 5 minutos)

Para concluir la actividad, recomendamos pedir a los estudiantes que se dividan en grupos de 4 ó 5 personas. Cada grupo deberá realizar un esquema de variación de las propiedades físicas en una cartulina o papelógrafo para pegarlo en la pared de la sala de clases, esto deben hacerlo fuera de horario de clases, en su hogar, biblioteca, etc. Esto implica directa participación de los estudiantes, permitiéndoles reforzar los contenidos referidos a las tendencias de las propiedades físicas (periódicas) de la Tabla Periódica.

Información

Técnica

Descripción BreveEl siguiente recurso repasa la materia de la tabla periódica, la configuración electrónica y las propiedades periódicas. Además, entrega actividades con las que podrás reforzar tus conocimientos, sugerencias metodológicas para los docentes e imágenes que apoyan el contenido.
Temas relacionados

>>Presentación: Sistema periódico

>>Texto: Configuración electrónica

IdiomaEspañol (ES)
Autoreducarchile
Fuenteeducarchile
Clasificación Curricular
NivelSectorUnidad o eje
2° medioQuímicaLa materia y sus transformaciones

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