Lecci贸n 4.3

La tabla peri贸dica y los modelos de niveles de energ铆a

Last Modified: 07-31-2024

Youtube ID: jhzqC2eyX3U

Video de resumen de la leccion聽para maestros

Nota: Este video est谩 dise帽ado para ayudar al maestro a comprender mejor la lecci贸n y NO est谩 destinado a ser mostrado a los estudiantes. Incluye observaciones y conclusiones que los estudiantes deben hacer por s铆 solos.

Los subt铆tulos est谩n disponibles en ingl茅s y espa帽ol para todos los videos.

Conceptos clave

  • Los electrones que rodean un 谩tomo se ubican en regiones denominadas 鈥渘iveles de energ铆a鈥�.
  • Un nivel de energ铆a representa el espacio tridimensional alrededor del n煤cleo, donde es m谩s probable que haya electrones.
  • El primer nivel de energ铆a est谩 m谩s cerca del n煤cleo. El segundo nivel de energ铆a est谩 un poco m谩s lejos que el primero. El tercero est谩 un poco m谩s lejos que el segundo, y as铆 sucesivamente.
  • Cada nivel de energ铆a puede alojar o 鈥渃ontener鈥� una cantidad diferente de electrones antes de que los electrones adicionales comiencen a pasar al siguiente nivel.
  • Cuando el primer nivel de energ铆a tiene 2 electrones, los siguientes electrones pasan al segundo nivel de energ铆a hasta que el segundo nivel tenga 8 electrones.
  • Cuando el segundo nivel de energ铆a tiene 8 electrones, los siguientes electrones pasan al tercer nivel de energ铆a hasta que el tercer nivel tenga 8 electrones.
  • Cuando el tercer nivel de energ铆a tiene 8 electrones, los siguientes 2 electrones pasan al cuarto nivel de energ铆a.
  • Los electrones en el nivel de energ铆a m谩s alejado del n煤cleo se denominan electrones de valencia.
  • Los 谩tomos en la misma columna (grupo) de la tabla peri贸dica tienen la misma cantidad de electrones de valencia.

Resumen

Una vez m谩s, los alumnos se centrar谩n en los primeros 20 elementos. Primero, los alumnos ver谩n un diagrama y una animaci贸n para comprender el patr贸n b谩sico de la disposici贸n de los electrones en los niveles de energ铆a alrededor de un 谩tomo. Los alumnos recibir谩n tarjetas con informaci贸n sobre los electrones y los niveles de energ铆a para cada uno de los primeros 20 谩tomos. Una vez m谩s, intentar谩n unir correctamente las tarjetas con cada elemento.

Objetivo

Los alumnos podr谩n interpretar la informaci贸n proporcionada en la tabla peri贸dica para describir la disposici贸n de los electrones en los niveles de energ铆a alrededor de un 谩tomo.

Acerca de esta lecci贸n

Aseg煤rate de que las 20 tarjetas con los nombres de los 谩tomos est茅n colocadas alrededor de la sala. Necesitar谩s las cinco tarjetas a la derecha de cada hoja. Esta lecci贸n est谩 dise帽ada como una continuaci贸n del Cap铆tulo 4, Lecci贸n 2.

Los alumnos pueden intentar jugar al Juego de la tabla peri贸dica, Juego n.掳聽2:Esta es una versi贸n en l铆nea del Juego de la tabla peri贸dica de esta lecci贸n, que puedes asignar como trabajo en clase o como tarea domiciliaria despu茅s de que los alumnos hayan jugado en el aula.

Imprime las聽Tarjetas de los elementos聽y juega el聽Juego de tabla peri贸dica, Juego n.掳2.

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Instrucciones

1听滨苍惫辞濒煤肠谤补迟别

Paso聽 1
Presenta a los alumnos la idea de que los electrones rodean el n煤cleo de un 谩tomo en regiones llamadas niveles de energ铆a.

Repasa con los alumnos c贸mo en la lecci贸n 2 se centraron en la cantidad de protones, neutrones y electrones presentes en los 谩tomos de cada elemento. En esta lecci贸n, se centrar谩n en la disposici贸n de los electrones en cada elemento.

Proyecta la imagen Secci贸n transversal de un nivel de energ铆a.听

Explica a los alumnos que los electrones rodean el n煤cleo de un 谩tomo en tres dimensiones, lo que hace que los 谩tomos sean esf茅ricos. Pueden imaginar que los electrones se encuentran en los diferentes niveles de energ铆a como si fueran esferas conc茅ntricas alrededor del n煤cleo. Dado que es muy dif铆cil mostrar estas esferas, los niveles de energ铆a generalmente se muestran en 2 dimensiones.

Proyecta la imagen 脕tomo de ox铆geno.

Diles a los alumnos que este modelo de niveles de energ铆a representa un 谩tomo. El punto en el centro representa el n煤cleo, que contiene tanto protones como neutrones. Los puntos m谩s peque帽os que rodean al n煤cleo representan a los electrones en los niveles de energ铆a. Informa a los alumnos que m谩s adelante en esta lecci贸n aprender谩n m谩s sobre los electrones y los niveles de energ铆a.

Pide a los alumnos que miren la Tabla peri贸dica de los elementos 1 al 20 que utilizaron en la lecci贸n 2 para responder la siguiente pregunta:

  • 驴Puedes identificar a qu茅 谩tomo representa este modelo?
    Si los alumnos no pueden responder esta pregunta, se帽ala que hay 8 electrones. Debido a que los 谩tomos neutros en la tabla peri贸dica tienen la misma cantidad de electrones que los protones, el 谩tomo debe tener 8 protones. La cantidad de protones es la misma que el n煤mero at贸mico, por lo que el 谩tomo es el ox铆geno.

Lee m谩s sobre la tabla peri贸dica en Informaci贸n contextual para el maestro.

  • Lecci贸n聽4.3聽Informaci贸n contextual para el maestro聽PDF

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Paso 2
Haz que los grupos trabajen juntos para colocar cada tarjeta junto al 谩tomo correcto.

showing students the cards for the card game

Muestra a los alumnos que tiene 80 tarjetas (4 para cada uno de los primeros 20 elementos). Antes de distribuir las tarjetas, explica que cada tarjeta contiene informaci贸n sobre los electrones y los niveles de energ铆a para los primeros 20 elementos de la tabla peri贸dica.

Los alumnos deben leer la tarjeta atentamente, averiguar qu茅 elemento est谩 describiendo la tarjeta y colocar la tarjeta en el lugar de la sala destinado a ese elemento. Recuerda a los alumnos que deber谩n contar los electrones para poder identificar cada 谩tomo. Una vez que los alumnos comprendan cu谩l es su tarea, distribuye las tarjetas a los grupos.

Paso 3
Analiza d贸nde se deber谩n colocar las tarjetas para dos o tres 谩tomos.

Despu茅s de colocar todas las tarjetas en los 20 谩tomos diferentes, selecciona dos o tres 谩tomos y revisa si las tarjetas fueron colocadas correctamente. Esta revisi贸n ayudar谩 a reforzar los conceptos sobre la estructura de los 谩tomos y ayudar谩 a los alumnos a determinar la cantidad de protones y electrones en cada 谩tomo.

Ofrece a cada alumno una hoja de actividades de la Tabla peri贸dica de niveles de energ铆a. Esta tabla contiene modelos de niveles de energ铆a para los primeros 20 elementos. Los electrones se incluyen para los 谩tomos solo al comienzo y al final de cada per铆odo.

2 贰惫补濒煤补

Entrega a cada alumno una hoja de actividades.

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Descarga la hoja de actividades y distribuya una por alumno.听

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La hoja de actividades servir谩 como el componente de evaluaci贸n de cada plan de lecci贸n 5-E. Las hojas de actividades son evaluaciones formativas del progreso y la comprensi贸n de los alumnos.

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Paso 4
Proyecta la Tabla peri贸dica de niveles de energ铆a y analiza la organizaci贸n de los electrones mientras los alumnos completan su hoja de actividades.

Proyecta la imagen Tabla peri贸dica de niveles de energ铆a.

La imagen que proyectas contiene todos los electrones para los elementos del 1 al 20. Sin embargo, la tabla peri贸dica de la hoja de actividades contiene electrones solo para los elementos al comienzo y al final de cada per铆odo. Analiza la disposici贸n de los electrones dentro de los niveles de energ铆a para estos 谩tomos y pide a los alumnos que completen los electrones para los otros 谩tomos.

Nota: En los diagramas de niveles de energ铆a, los electrones se distribuyen de manera uniforme en el nivel. Algunos libros los muestran esparcidos de esta manera y en otros aparecen en pares. Colocar los electrones apareados pretende representar que los pares de electrones est谩n en orbitales separados dentro de cada nivel de energ铆a. Al nivel de la escuela media, no es necesario que los alumnos aprendan sobre los orbitales de los electrones. Se les ofrece esta informaci贸n para que tengan m谩s claro por qu茅 en los diagramas de niveles de energ铆a los electrones a menudo se muestran en pares. Un orbital define una regi贸n dentro de un nivel de energ铆a donde hay una alta probabilidad de encontrar un par de electrones. Puede haber un m谩ximo de dos electrones en cada orbital. Por este motivo, los electrones a menudo se muestran en pares al interior de un nivel de energ铆a.

Diles a los alumnos que las filas de la tabla peri贸dica se denominan 辫别谤铆辞诲辞蝉.

Per铆odo 1

  • 贬颈诲谤贸驳别苍辞
    Explica que el hidr贸geno tiene 1 prot贸n y 1 electr贸n. El 煤nico electr贸n est谩 en el primer nivel de energ铆a.
  • Helio
    Explica que el helio tiene 2 protones y 2 electrones. Los 2 electrones est谩n en el primer nivel de energ铆a.

Per铆odo 2

  • Litio
    Explica que el litio tiene 3 protones y 3 electrones. Hay 2 electrones en el primer nivel de energ铆a y 1 electr贸n en el segundo. Explica que el primer nivel de energ铆a solo puede tener 2 electrones, por lo que el siguiente electr贸n en el litio se encuentra en el siguiente (segundo) nivel.
  • 狈别贸苍
    Explica que el ne贸n tiene 10 protones y 10 electrones. Hay 2 electrones en el primer nivel de energ铆a y 8 electrones en el segundo.
  • 叠别谤颈濒颈辞鈥揻濒煤辞谤
    Ayuda a los alumnos a completar la cantidad correcta de electrones en los niveles de energ铆a para el resto de los 谩tomos en el per铆odo 2.

Per铆odo 3

  • Sodio
    Explica que el sodio tiene 11 protones y 11 electrones. Hay 2 electrones en el primer nivel de energ铆a, 8 electrones en el segundo nivel y 1 electr贸n en el tercer nivel de energ铆a. Explica que el segundo nivel de energ铆a solo puede tener 8 electrones, por lo que el siguiente electr贸n en el sodio debe estar en el siguiente (tercer) nivel.
  • 础谤驳贸苍
    Explica que el arg贸n tiene 18 protones y 18 electrones. Hay 2 electrones en el primer nivel de energ铆a, 8 electrones en el segundo nivel y 8 electrones en el tercer nivel de energ铆a. Pide a los alumnos que completen el modelo de niveles de energ铆a para el arg贸n en su tabla peri贸dica.
  • 惭补驳苍别蝉颈辞鈥揷濒辞谤辞
    Ayuda a los alumnos a completar la cantidad correcta de electrones en los niveles de energ铆a para el resto de los 谩tomos en el per铆odo 3.

Per铆odo 4

  • Potasio
    Explica que el potasio tiene 19 protones y 19 electrones. Hay 2 electrones en el primer nivel de energ铆a, 8 electrones en el segundo nivel, 8 electrones en el tercer nivel y 1 electr贸n en el cuarto nivel de energ铆a. Explica que despu茅s de que el tercer nivel de energ铆a tenga 8 electrones, el siguiente electr贸n pasa al cuarto nivel.
  • Calcio
    Ayuda a los alumnos a completar la cantidad correcta de electrones en los niveles de energ铆a del calcio.

Nota: Es posible que los alumnos se pregunten por qu茅 un nivel de energ铆a puede contener solo una cierta cantidad de electrones. La respuesta a esto est谩 mucho m谩s all谩 del alcance de una unidad de qu铆mica a nivel de la escuela media. Implica pensar en los electrones como ondas tridimensionales y c贸mo interactuar铆an entre s铆 y con el n煤cleo.

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Paso 5
Pide a los alumnos que busquen patrones en las filas y columnas de los primeros 20 elementos de la tabla peri贸dica.

Contin煤a proyectando la imagen Tabla peri贸dica de niveles de energ铆a para los elementos 1 al 20 y pide a los alumnos que miren sus hojas de actividades para encontrar patrones en la cantidad de electrones dentro de cada nivel de energ铆a.

Pide a los alumnos que se fijen en los 辫别谤铆辞诲辞蝉 (las filas horizontales).

Cantidad de niveles de energ铆a en cada per铆odo

  • Los 谩tomos en el primer per铆odo tienen electrones en 1 nivel de energ铆a.
  • Los 谩tomos en el segundo per铆odo tienen electrones en 2 niveles de energ铆a.
  • Los 谩tomos en el tercer per铆odo tienen electrones en 3 niveles de energ铆a.
  • Los 谩tomos en el cuarto per铆odo tienen electrones en 4 niveles de energ铆a.

C贸mo los electrones completan los niveles de energ铆a

  • Primer nivel de energ铆a = 1, 2
  • Segundo nivel de energ铆a = 1, 2, 3, ... 8
  • Tercer nivel de energ铆a = 1, 2, 3, ... 8
  • Cuarto nivel de energ铆a = 1, 2

Una cantidad determinada de electrones va en un nivel antes de que el siguiente nivel pueda tener electrones. Despu茅s de que el primer nivel de energ铆a contenga 2 electrones (helio), los siguientes electrones pasan al segundo nivel de energ铆a. Luego de que el segundo nivel de energ铆a tenga 8 electrones (ne贸n), los siguientes electrones pasan al tercer nivel de energ铆a. Luego de que el tercer nivel de energ铆a tenga 8 electrones (arg贸n), los siguientes 2 electrones pasan al cuarto nivel de energ铆a.

Nota: El tercer nivel de energ铆a en realidad puede contener hasta 18 electrones, por lo que no se completa en su totalidad cuando contiene 8 electrones. Pero cuando el tercer nivel de energ铆a contiene 8 electrones, los siguientes 2 electrones pasan al cuarto nivel. Luego, cr茅ase o no, 10 electrones m谩s contin煤an llenando el resto del tercer nivel. No es necesario que los alumnos lo sepan.

Pide a los alumnos que observen los grupos (las columnas hacia abajo).

Diles que las columnas verticales de la tabla peri贸dica se llaman grupos o familias. Pide a los alumnos que comparen la cantidad de electrones en el nivel de energ铆a m谩s externo para los 谩tomos de un grupo. Los alumnos deben darse cuenta de que cada 谩tomo de un grupo tiene la misma cantidad de electrones en su nivel de energ铆a m谩s externo. Por ejemplo, el hidr贸geno, el litio, el sodio y el potasio tienen 1 electr贸n en su nivel externo de energ铆a. Informa a los alumnos que estos electrones del nivel de energ铆a m谩s externo se denominan electrones de valencia. Son los electrones responsables de los enlaces, que los alumnos investigar谩n en la lecci贸n siguiente.

Lee m谩s sobre la tabla peri贸dica en Informaci贸n contextual para el maestro.

  • Lecci贸n聽4.3聽Informaci贸n contextual para el maestro聽PDF

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Paso 6
Comparar la forma en que los diferentes elementos reaccionan qu铆micamente y relacionar esto con su ubicaci贸n en la tabla peri贸dica.

Diles a los alumnos que los 谩tomos de una misma columna de la tabla peri贸dica, llamados grupos, comparten ciertas caracter铆sticas y pueden reaccionar de manera similar.

Proyecta el video Sodio en agua y potasio en agua.听

Los alumnos ver谩n que, aunque el potasio reacciona m谩s vigorosamente que el sodio, las reacciones son similares. Pide a los alumnos que observen la tabla peri贸dica para ver d贸nde se encuentran el sodio y el potasio uno en relaci贸n al otro.

Proyecta el video Calcio en agua.听

Los alumnos ver谩n que esta reacci贸n es diferente a las del sodio y el potasio. P铆deles que ubiquen el calcio en la tabla peri贸dica y se帽ala que se encuentra en un grupo diferente al del sodio y el potasio.

Proyecta los videos Sodio en 谩cido y potasio en 谩cido.听

Muestra la reacci贸n del sodio con el 谩cido y luego la reacci贸n del potasio con el 谩cido. HCl es 谩cido clorh铆drico. HNO3 es 谩cido n铆trico. Cada 谩cido se usa en concentraciones diferentes.

Aseg煤rate de que los alumnos se den cuenta de que el sodio y el potasio reaccionan de manera similar, aunque el potasio reacciona de manera m谩s vigorosa.

Proyecta el video Calcio en 谩cido.

Se帽ala que el calcio reacciona de manera diferente al sodio y al potasio.

Pregunta a los alumnos:

  • 驴Los elementos del mismo grupo tienen propiedades similares y reaccionan de maneras similares?
    Los alumnos deben darse cuenta de que el sodio y el potasio est谩n en el mismo grupo y reaccionan de manera similar. El calcio est谩 cerca de ellos en la tabla peri贸dica, pero se encuentra en un grupo diferente, por lo que reacciona de manera diferente.

驴Qu茅 es el enfoque 5-E?

El modelo de instrucci贸n 5-E es un enfoque de ense帽anza y aprendizaje que se centra en la participaci贸n activa, el aprendizaje basado en la investigaci贸n y la colaboraci贸n.

Aprende m谩s

Descargas

Para los estudiantes

  • Lecci贸n聽4.3聽Hoja de Actividades聽PDF听触听顿翱颁齿听触听
  • Lecci贸n聽4.2 and 4.3 Tarjetas de los elementos聽PDF

Para los maestros

  • Lecci贸n聽4.3聽Plan de Lecci贸n聽PDF听触听DOCX听触听
  • Lecci贸n聽4.3聽Respuestas de la Hoja de Actividades聽PDF听触听顿翱颁齿听触听
  • Lecci贸n聽4.2 and 4.3 Tarjetas de los elementos聽PDF
  • Lecci贸n聽4.3聽Informaci贸n contextual para el maestro聽PDF

Recursos para el Cap铆tulo 4

  • Cap铆tulo 4 Lectura de estudiantes聽PDF听触听DOCX听触听
  • Cap铆tulo 4 Banco de pruebas聽PDF听触听DOCX听触听

M谩s del Cap铆tulo 4