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Unidad Q.2: Átomos, elementos y su organización en la tabla periódica
Química
7 semanas
Etapa 1 – Resultados esperados
Resumen de la unidad
En esta unidad los estudiantes comprenderán los usos de los materiales en términos de sus
propiedades y estructuras atómicas. Los estudiantes investigarán y entenderán cómo está organizada
la tabla periódica y los descubrimientos de los científicos sobre los elementos, lo que llevó a la
organización de la tabla periódica, como por ejemplo, la agrupación de los metales, los no metales y los
metaloides. Por último, los estudiantes podrán distinguir entre moléculas, átomos, iones y las
interacciones de las partículas subatómicas.
Meta de transferencia: Al concluir esta unidad, los estudiantes podrán usar sus conocimientos sobre la
estructura atómica, la periodicidad, la tabla periódica, y los científicos que contribuyeron al desarrollo
de la tabla periódica, para demostrar la importancia de reconocer patrones y tendencias en todos los
campos científicos, así como en todos los aspectos de sus vidas.
Estándares de contenido: La estructura y los niveles de organización de la materia, la
naturaleza de la ciencia, tecnología y sociedad, la conservación y el cambio, los sistemas y los
modelos, las interacciones.
Expectativas y especificidades
La estructura atómica desde la perspectiva de la química
NC.Q.4.1 Explica cómo se usan las teorías, leyes y principios para describir y predecir fenómenos
naturales, tales como la estructura atómica y el comportamiento de los gases.
NC.Q.4.4 Reconoce la aportación de científicos tales como Dalton, Rutherford y Mendeleev, entre
otros, al desarrollo de teorías, leyes y principios.
La estructura y teoría atómica
C.Q. 1.1 Identifica propiedades fundamentales de la materia que no cambian, tales como la carga del
electrón.
EM.Q.2.1 Describe los experimentos que llevaron al descubrimiento de algunas partículas subatómicas
como los experimentos de J.J. Thomson, de Robert Millikan y de Ernest Rutherford, entre otros.
EM.Q.2.2 Describe y explica los diferentes modelos atómicos que se han postulado.
EM.Q.2.3 Interpreta la relación entre el estudio de los espectros de los elementos y la configuración de
los electrones en el átomo usando la teoría cuántica de Max Planck.
EM.Q.2.5 Utiliza el modelo actual del átomo para explicar su estructura y propiedades, y su relación
con las propiedades de la materia.
EM.Q.2.6 Compara y contrasta las ideas de la teoría atómica moderna con la teoría atómica de Dalton.
EM.Q.2.7 Explica por qué algunos núcleos atómicos son radiactivos e identifica las partículas que se
liberan en el proceso de desintegración radiactiva (alfa, beta y gamma).
EM.Q.2.10 Reconoce que los científicos continúan investigando sobre la composición y el
comportamiento de los átomos.
Modelos atómicos y sus limitaciones
SM.Q.1.1 Representa, describe y explica distintos tipos de modelos, tales como los modelos atómicos,
moleculares y del gas ideal.
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Unidad Q.2: Átomos, elementos y su organización en la tabla periódica
Química
7 semanas
SM.Q.4.1 Explica las limitaciones y utilidad de diferentes modelos (físicos y mentales) para representar
conceptos como los modelos atómicos, cinético-molecular y otros.
Los átomos y las interacciones de las partículas subatómicas
I.Q.1.1 Establece la diferencia entre las partículas subatómicas en términos de carga eléctrica, masa y
ubicación dentro del átomo.
I.Q.1.2 Explica cómo la atracción entre cargas eléctricas opuestas (fuerzas electrostáticas) determina la
estructura del átomo.
Principios, metodologías, y perspectivas históricas de la tabla periódica
EM.Q.3.1 Discute el desarrollo histórico de la tabla periódica como un método para ordenar y
clasificar los elementos a base de sus propiedades.
EM.Q.3.2 Destaca las contribuciones de Dobereiner, Newlands, Moseley y Mendeleev a la organización
periódica de los elementos.
EM.Q.3.3 Reconoce que la tabla periódica es adoptada por acuerdo internacional para clasificar los
elementos y que es idéntica en todos los idiomas.
EM.Q.3.4 Explica el significado del concepto isótopo y lo aplica en la determinación de la masa atómica
promedio de un elemento.
EM.Q.3.5 Revisa el origen fundamental del nombre de los elementos y las reglas de la Unión
Internacional de Química Pura y Aplicada (IUPAC, por sus siglas en inglés) para asignarles nombres y
símbolos.
EM.Q.3.6 Utiliza la distribución de electrones en los átomos para predecir la ubicación y las
propiedades de un elemento en la tabla periódica.
EM.Q.3.7 Identifica usos prácticos y aplicaciones tecnológicas de algunos elementos (metales, no
metales y metaloides).
Los elementos y su lugar en la tabla periódica
EM.Q.1.5 Identifica y explica las propiedades que determinan la organización de los elementos en
períodos y familias en la Tabla Periódica (electrones de valencia, número atómico).
EM.Q.1.6 Utiliza las tendencias o patrones de las propiedades representadas en la tabla periódica
(número atómico, masa atómica, electronegatividad, estado de oxidación, isótopos y otros) para
predecir el comportamiento de los elementos.
Ideas grandes/Comprensión duradera:
Preguntas esenciales:
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La identificación de los elementos que
componen el universo tomó siglos.
La ubicación de un elemento en la tabla
periódica revela mucho sobre sus
propiedades.
Todos los átomos tienen carga neutra.
La estructura de un átomo no es al azar.
El trabajo de muchos científicos llevó al
descubrimiento de las partículas subatómicas.
Muchos descubrimientos han llevado a
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¿Por qué se considera a Antoine Lavoisier
como el “padre de la química”?
¿Por qué es importante distinguir entre los
periodos y las filas en la tabla periódica?
¿Por qué la teoría atómica de Dalton resultó
en más preguntas que respuestas?
¿Cómo está organizada la estructura del
universo?
¿Por qué muchos de estos científicos estaban
equivocados en sus interpretaciones sobre
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Unidad Q.2: Átomos, elementos y su organización en la tabla periódica
Química
7 semanas
formular el modelo moderno del átomo.
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los átomos?
¿De qué manera los avances tecnológicos
cambian el modelo del átomo con el paso del
tiempo?
Contenido (Los estudiantes comprenderán…)
Destrezas (Los estudiantes podrán…)
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la aportación de científicos como Dalton,
Rutherford y Mendeleev, entre otros, al
desarrollo de teorías, leyes y principios
(relacionados al descubrimiento del átomo y
la organización de los elementos en la tabla
periódica).
los experimentos que llevaron al
descubrimiento de algunas partículas
subatómicas, como los experimentos de J.J.
Thomson, Robert Millikan y Ernest
Rutherford.
las propiedades fundamentales de la materia
que no cambian, tales como la carga del
electrón.
los diferentes modelos atómicos que se han
postulado.
el significado del concepto isótopo.
el desarrollo histórico de la tabla periódica
como un método para ordenar y clasificar los
elementos a base de sus propiedades.
las contribuciones de Dobereiner, Newlands,
Moseley y Mendeleev a la organización
periódica de los elementos.
la distribución de electrones en los átomos
para predecir la ubicación y las propiedades
de un elemento en la tabla periódica.
la tabla periódica es adoptada por acuerdo
internacional para clasificar los elementos, y
es idéntica en todos los idiomas.
el origen fundamental del nombre de los
elementos y las reglas de la Unión
Internacional de Química Pura y Aplicada
(IUPAC, por sus siglas en inglés) para
asignarles nombres y símbolos.
los usos prácticos y aplicaciones tecnológicas
de algunos elementos (metales, no metales y
metaloides).
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identificar y explicar las propiedades que
determinan la organización de los elementos
en períodos y familias en la Tabla Periódica
(electrones de valencia, número atómico).
utilizar las tendencias o patrones de las
propiedades representadas en la tabla
periódica (número atómico, masa atómica,
electronegatividad, estado de oxidación y
otros) para predecir el comportamiento de los
elementos.
aplicar el significado del concepto de un
isótopo en la determinación de la masa
atómica promedio de un elemento.
comparar y contrastar las propiedades de los
metales, no metales y metaloides y explicar
sus aplicaciones prácticas.
interpretar la relación entre el estudio de los
espectros de los elementos y la configuración
de los electrones en el átomo usando la teoría
cuántica de Max Planck.
utilizar el modelo actual del átomo para
explicar su estructura y propiedades, y su
relación con las propiedades de la materia.
comparar y contrastar las ideas de la teoría
atómica moderna con la teoría atómica de
Dalton.
explicar cómo se usan las teorías, leyes y
principios para describir y predecir fenómenos
naturales, tales como la estructura atómica
representar, describir y explicar el modelo
atómico.
explicar las limitaciones y utilidad de
diferentes modelos (físicos y mentales) para
representar conceptos como los modelos
atómicos.
establecer la diferencia entre las partículas
subatómicas en términos de carga eléctrica,
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Unidad Q.2: Átomos, elementos y su organización en la tabla periódica
Química
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por qué algunos núcleos atómicos son
radiactivos.
por qué los científicos continúan investigando
sobre la composición y el comportamiento de
los átomos.
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Vocabulario de contenido
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Principios, metodologías y perspectivas
históricas de la tabla periódica (masa atómica,
electrones, metales, no metales, metaloides)
Los elementos y su ubicación en la tabla
periódica (periodo, familia, electrones de
valencia, número atómico, electronegatividad,
estado de oxidación, masa atómica)
La estructura y teoría atómica (partícula
subatómica, teoría cuántica, teoría atómica
moderna, teoría atómica de Dalton, partícula
alfa, partícula beta, partícula gamma)
Átomos e interacciones de partículas
subatómicas (fuerzas electrostáticas)
masa y ubicación dentro del átomo.
explicar cómo la atracción entre cargas
eléctricas opuestas (fuerzas electrostáticas)
determina la estructura del átomo.
explicar por qué algunos núcleos atómicos son
radiactivos e identificar las partículas que se
liberan en el proceso de desintegración
radiactiva (alfa, beta y gamma).
Etapa 2 – Evidencia de avalúo
Tareas de desempeño
Otra evidencia
Actividad del centavo isotópico
Esta actividad se llevará a cabo junto con el
estudio de los isótopos, y tiene el propósito de
ayudar a los estudiantes a entender la abundancia
relativa de isótopos, así como practicar cómo
calcular sus porcentajes.

Se les dará a los estudiantes un grupo de monedas
de un centavo, las cuales representarán la mezcla
natural que ocurre de dos isótopos del elemento
imaginario “monedium”. Con los centavos, los
estudiantes simularán una de las maneras en que
los científicos pueden determinar las cantidades
relativas de isótopos presentes en una muestra de
un elemento (ver anejo: Q.2 Tarea de desempeño
– Laboratorio del centavo isotópico).
El maestro evaluará los cálculos y las respuestas a
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
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Diagramas
Los estudiantes crearán un diagrama de Venn
que compare el modelo atómico de Dalton
con el modelo moderno.
Organizador gráfico
Los estudiantes crearán un organizador
gráfico que describa las reglas de Aufbau,
incluidos el principio de exclusión de Pauli y la
Regla de Hund.
Hoja de trabajo
Los estudiantes completarán una hoja de
trabajo respecto a los patrones en la
configuración de electrones (ver anejo: Q.2
Otra evidencia – Hoja de trabajo CE).
Cronología
Los estudiantes crearán una cronología de
científicos como Dobereiner, Newlands,
Moseley y Mendeleev, y de sus aportaciones a
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las preguntas hechas al final del laboratorio.
Actividad – prueba de flamas1
Esta tarea de desempeño se utilizará para
aumentar el entendimiento de los estudiantes de
los espectros de los elementos y cómo ciertos
compuestos producen un color particular cuando
se queman. El maestro preparará cinco diferentes
soluciones molares (1.0M) con las diferentes sales
metálicas, como cloruro de calcio, cloruro de
estroncio, cloruro de bario, cloruro de cobre y
cloruro de litio. Cuatro de las sales estarán
rotuladas y una será desconocida.

nuestro entendimiento de la tabla periódica.
Diario del estudiante
Los estudiantes desarrollarán en sus diarios
una lista de usos prácticos para metales, no
metales y metaloides.
El maestro deberá remojar los hisopos de algodón
(cotton swabs) en agua destilada la noche antes
del experimento (también podrá utilizar palitos de
madera o lazadas de alambre). Los estudiantes
obtendrán las muestras de estas soluciones y
mojarán los hisopos en las soluciones y
sostendrán los hisopos sobre la flama de un
mechero Bunsen o de alcohol. Anotarán sus
observaciones en una tabla que crearán en sus
diarios de ciencias. Para la sal desconocida, usarán
sus libros de textos y otros recursos para
identificarla a base del color de la llama que
produce. Si no contara con los materiales, puede
hacer una demostración con algunas sales que se
venden comercialmente o usar un vídeo de la
prueba de la llama.
El maestro evaluará las tablas que los estudiantes
creen para verificar que hayan anotado los colores
apropiados y que la sal desconocida haya sido
identificada correctamente. El maestro también
podrá discutir con los estudiantes las siguientes
limitaciones de las pruebas con flama:


Las pruebas no pueden detectar
concentraciones bajas de la mayoría de los
iones.
La brillantez de la flama varía de una muestra
a otra. Por ejemplo, la emisión amarilla del
1
Adaptado de Oooh Ahh Flame Test Chem Fax Flinn Scientific:
http://teacher.ocps.net/~21051/sciencezone/Handouts/Oooh_Aaah_flame_test.pdf
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Unidad Q.2: Átomos, elementos y su organización en la tabla periódica
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

sodio es mucho más brillante que la emisión
roja de una misma cantidad de litio.
Las impurezas o contaminantes afectan los
resultados de la prueba. El sodio, en
particular, está presente en la mayoría de los
compuestos y le dará color a la flama. (A
veces se utiliza un cristal de color azul para
filtrar el color amarillo del sodio).
La prueba no puede diferenciar entre todos
los elementos. Varios metales producen el
mismo color de flama. Algunos compuestos
no cambian el color de la flama en absoluto.
Actividad de extraterrestres2
Esta actividad se utilizará para evaluar cuán bien
los estudiantes comprenden el concepto de
periodicidad y las tendencias de la tabla periódica,
al organizar información y predecir patrones. El
maestro fotocopiará y cortará las tarjetas de
extraterrestres y las colocará en sobres, sacando
dos tarjetas de cada juego (ver anejo: Q.2 Tarea
de desempeño – Tarjetas de extraterrestres).
Los estudiantes trabajarán en grupos pequeños
para organizar extraterrestres en un patrón
significativo y dibujar ilustraciones de los dos
extraterrestres que faltan.
El maestro evaluará a los estudiantes basado en
los dibujos de los dos extraterrestres ausentes y
en discusiones sobre cómo esta actividad se
relaciona con la formación y diseño de la tabla
periódica.
Etapa 3 – Plan de aprendizaje
Actividades de aprendizaje
Estructura atómica desde la perspectiva de la química

2
Divida la clase en grupos y asigne uno de los siguientes científicos a cada grupo: Dalton,
Rutherford, J.J. Thomsom, Niels Bohr o Schrӧdinger. Cada estudiante creará un afiche del modelo
del átomo creado por su científico y toda la clase contrastará las diferencias de los modelos a
través de los años.
Adaptado de http://www.unit5.org/chemistry/Periodicity.htm
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Unidad Q.2: Átomos, elementos y su organización en la tabla periódica
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Estructura y teoría atómica



Divida la clase en 3 grupos y pídales a cada grupo lo siguiente: 1) Escriba sobre la conexión
importante entre la relación carga-masa del electrón, según determinada por el experimento de la
gota de aceite de J.J. Thomson y Millikan. 2) Escriba sobra las conexiones entre el descubrimiento
de la radiactividad natural (Curie) y el experimento de la lámina de oro de Rutherford. 3) Discuta
las conexiones entre los descubrimientos de Max Planck y Niels Bohr con las ideas respecto a la
configuración de electrones en el átomo.
Los estudiantes crearán tarjetas ilustrativas de diferentes modelos del átomo de Dalton, Thomson,
Rutherford y Bohr, y del modelo cuántico del átomo. Un lado de la tarjeta tendrá el dibujo clásico,
mientras que el otro tendrá el nombre del modelo. Los estudiantes trabajarán con sus compañeros
para examinarse entre ellos mismos sobre los diferentes modelos.
Pídales a los estudiantes que dibujen diagramas de las diferentes rutas de partículas alfa, beta y
gama cuando se enfrentan a un campo magnético.
Modelos atómicos y sus limitaciones


Asigne a los estudiantes uno de los cinco modelos atómicos clásicos y pídales que creen un folleto
tríptico (una hoja tamaño carta doblado en tres partes) que muestre la naturaleza histórica del
modelo, el científico responsable del modelo, el año en que el modelo fue presentado por primera
vez, etc.
Usando el modelo de la asignación del folleto, haga que los estudiantes escriban un reporte de dos
páginas sobre la utilidad de sus modelos en el momento de su introducción, y si su utilidad decayó
a medida que se presentaron nuevos modelos. Deben concluir el reporte presentando las
limitaciones del modelo.
Los átomos y las interacciones de partículas subatómicas


Haga que los estudiantes creen tablas T donde comparen el protón, el neutrón y el electrón en
términos de carga eléctrica, masa y ubicación.
Pídale a los estudiantes que expliquen, entre dos compuestos iónicos como el NaCl y el MgCl2, cuál
tiene mayor fuerza electrostática.
Principios, metodologías y perspectivas históricas de la tabla periódica



Los estudiantes indagarán sobre la organización IUPAC y harán un reporte oral de diez minutos
sobre cómo la organización establece reglas para determinar los nombres de los elementos de la
tabla periódica y nuevos elementos a ser descubiertos.
Con información provista sobre el número cuántico principal de un átomo, los estudiantes usarán
las reglas de Aufbau para determinar los subniveles (por ejemplo, el número cuántico principal 3
(nivel de energía 3) tendrá 3 subniveles: s, p y d).
Pídale a los estudiantes que, mediante el uso de la biblioteca o el internet, investiguen el elemento
silicio y escriban un reporte de 2 a 3 páginas sobre lo que este ha significado para la ciencia.
Los elementos y su ubicación en la tabla periódica

Usando la tabla periódica, pídale a los estudiantes que localicen elementos que no están colocados
de acuerdo al orden de pesos atómicos crecientes, y expliquen por qué esto es importante.
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Unidad Q.2: Átomos, elementos y su organización en la tabla periódica
Química
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

Mediante el uso de su libro de texto y de cualquier otro recurso de la tabla periódica, los
estudiantes deberán crear una tabla en sus libretas, de los primeros 30 elementos, e incluir el
número atómico, masa atómica, electronegatividad, estado y número de isótopos para cada uno.
Haga que los estudiantes trabajen en parejas para discutir las comparaciones entre los metales
alcalinos y los halógenos, en referencia a su electronegatividad.
Ejemplos de lecciones


Gráficas de la electronegatividad: Haga una gráfica de la electronegatividad versus el número
atómico para los primeros 20 elementos (1H hasta 20Ca). Haga que los estudiantes diseñen la
gráfica. ¿Revela la gráfica un patrón? Identifique los elementos en la parte superior. ¿Dónde están
localizados en la tabla periódica? Prediga qué elemento será el próximo que estará en la parte
superior. Describa la tendencia o patrón a medida que usted se mueve de izquierda a derecha en la
tabla periódica (a través de un período). Describa la tendencia o el patrón a medida que baja por
un grupo o familia (columna).
Los estudiantes crearán un plegable de cuatro lados que muestre las tendencias periódicas. Este
plegable consiste en una hoja de papel doblado en cuatro partes, de manera que hayan cuatro
lengüetas que se puedan abrir y cerrar. En una de las cuatro lengüetas colocarán el radio del átomo
y su definición. Bajo la lengüeta, pondrán la tendencia periódica (disminuye de izquierda a
derecha) y la tendencia de grupo (aumenta de arriba hacia abajo). En la segunda lengüeta, pondrán
la electronegatividad y su definición. Debajo de la misma, la tendencia periódica (aumenta de
izquierda a derecha) y la tendencia de grupo (disminuye de arriba hacia abajo). En la tercer
lengüeta, pondrán la energía de la ionización y su definición, y en la parte interior, pondrán la
tendencia periódica (aumenta de izquierda a derecha) y la tendencia de grupo (disminuye de arriba
hacia abajo). Por último, en la cuarta lengüeta, pondrán la reactividad y su definición, y en el
interior de la tapa, pondrán la reactividad del metal (aumenta con la energía de ionización (EI) y
electronegatividad (EN) más bajos, y radio atómico (RA) más grandes). La tendencia hacia abajo y
hacia la izquierda es más reactiva, metal más reactivo: Francio. La reactividad no metálica
aumenta con EI y ENs más altos y menores RAs, y las tendencias (hacia arriba y a la derecha para el
no - metal más reactivo: Fluór). Este plegable le servirá a los estudiantes como una herramienta
para estudiar las tendencias periódicas (De: Rita Lysher, Brook Point High School, Stafford, VA).
(Para ver imágenes e ideas de distintos plegables, use este enlace:
http://mysciencelessons.wordpress.com/tag/foldable/)
Recursos adicionales
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http://www.boshf.org/chembank/
http://www.hschem.org/Resources/links.htm
http://www.nclark.net/
http://www.chemteam.info/ChemTeamIndex.html
http://www.ptable.com/?lang=es
http://www.sciencegeek.net/tables/tables.shtml
http://www.unit5.org/chemistry/Converted%20to%20Spanish.htm
http://www.educaplus.org/games.php?cat=76&page=1&mcid=3
Conexiones a la literatura
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Mendeleyev’s Dream: The Quest for the Elements de Paul Strathern
The Chemical Tree: A History of Chemistry de William H. Brock
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Adaptado de Understanding by Design de Grant Wiggins y Jay McTighe
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