Página 55 - Libro de Química de Primero de Bachillerato

• Revisa la valencia de los elementos: los que poseen 1, 2 o 3 electrones de valencia los pierden con facilidad.
• Observa la tendencia periódica: mientras más a la izquierda y abajo del bloque s y p, más metálico es el elemento y mayor su tendencia a ceder electrones.
• Ejemplo orientativo: en el grupo 1 todos los elementos pierden un electrón para formar M⁺.

Análisis del problema: Se pide citar cuatro elementos que suelan ceder electrones; es decir, elementos con baja electronegatividad que se encuentren, por lo general, en los grupos 1 (metales alcalinos), 2 (alcalinotérreos) o 13.

Resolución paso a paso:

1. Localizamos en la tabla periódica los grupos más a la izquierda.
   Metales alcalinos (Grupo 1): exhiben 1 electrón de valencia.
   Metales alcalinotérreos (Grupo 2): exhiben 2 electrones de valencia.
   Grupo 13 (familia del boro –excepto boro–): suelen tener 3 electrones de valencia.
2. Escogemos ejemplos representativos:
   a) Sodio (Na, Z = 11, Grupo 1).
   b) Potasio (K, Z = 19, Grupo 1).
   c) Calcio (Ca, Z = 20, Grupo 2).
   d) Aluminio (Al, Z = 13, Grupo 13).
3. Argumentamos brevemente: su tendencia a perder 1, 2 o 3 electrones los convierte en cationes estables ($$\text{Na} \rightarrow \text{Na}^{+} + e^{-}$$, etc.).

Conclusión/Respuesta final: Ejemplos válidos son: Sodio (Na), Potasio (K), Calcio (Ca) y Aluminio (Al); todos ubicados en los grupos 1, 1, 2 y 13 respectivamente, por lo que tienden a ceder electrones y formar cationes.

• Recuerda la diferencia entre conductores metálicos (electrones libres) y conductores iónicos (iones móviles).
• Piensa en la red cristalina del NaCl como "bloques" fijos; al disolverlos, los bloques se separan en piezas pequeñas (iones).
• Concepto clave: electrolitos fuertes son sustancias que se disocian totalmente en agua, liberando iones; estos iones permiten el paso de corriente.

Análisis del problema: Se debe justificar la diferencia de conductividad eléctrica entre sustancias en estado sólido/puro y en disolución acuosa.

Resolución paso a paso:

1. Moléculas polares neutras (agua): El H₂O líquido está formado por moléculas eléctricamente neutras sin carga libre; los electrones están en enlaces covalentes y no hay portadores de carga móviles, por lo que no existe conducción.
2. Sal común (NaCl) en estado sólido: El NaCl sólido es un cristal iónico rígido; aunque contiene iones Na⁺ y Cl⁻, estos ocupan posiciones fijas en la red cristalina, imposibilitando el flujo de carga.
3. Disolución de NaCl: Al disolverse en agua, las moléculas de H₂O hidratan a los iones, separándolos:
   $$\text{NaCl}_{(s)} \xrightarrow{H_2O} \text{Na}^{+}_{(aq)} + \text{Cl}^{-}_{(aq)}$$
   Los iones libres se mueven bajo un campo eléctrico, actuando como portadores de carga y permitiendo la corriente.

Conclusión/Respuesta final: El agua pura y el NaCl sólido no conducen porque carecen de iones o éstos están inmovilizados. En cambio, la disolución de NaCl contiene iones Na⁺ y Cl⁻ libres que se desplazan y transportan carga, lo que convierte a la solución en un buen conductor (electrolito).

• Observa la tendencia de la electronegatividad: disminuye hacia la izquierda y hacia abajo.
• Recuerda que un ion positivo (catión) se produce por pérdida de electrones; un ion negativo (anión) por ganancia de electrones.
• Para el organizador: usa colores distintos (por ejemplo, azul para cationes, rojo para aniones) y sitúa ejemplos de cada grupo para facilitar la memorización.

Análisis del problema: Identificar las familias que se transforman con mayor facilidad en cationes o aniones y representarlo de forma organizada.

Resolución paso a paso:

1. Cationes (ion positivo):
   • Grupo 1 – Metales alcalinos: Li⁺, Na⁺, K⁺… (pierden 1 e⁻).
   • Grupo 2 – Alcalinotérreos: Mg²⁺, Ca²⁺… (pierden 2 e⁻).
   • Grupo 13 (excepto B): Al³⁺, Ga³⁺… (pierden 3 e⁻).
2. Aniones (ion negativo):
   • Grupo 17 – Halógenos: F⁻, Cl⁻, Br⁻… (ganan 1 e⁻).
   • Grupo 16 – Calcógenos: O²⁻, S²⁻… (ganan 2 e⁻).
   • En menor medida, Grupo 15: N³⁻, P³⁻ (ganan 3 e⁻).
3. Representación gráfica: Puedes construir un cuadro comparativo o un mapa conceptual con dos columnas principales (Cationes / Aniones) y subniveles para cada grupo familiar. Incluye flechas que indiquen pierde e⁻ o gana e⁻.

Conclusión/Respuesta final: Los metales de los grupos 1, 2 y 13 forman cationes fácilmente, mientras que los no metales de los grupos 17, 16 y, en menor grado, 15 forman aniones con mayor facilidad.

• Sé honesto contigo mismo: identifica conceptos clave, estrategias que funcionaron y situaciones reales donde pudiste o podrás aplicar lo aprendido.
• Puedes usar un esquema 4 R: Recordar (qué), Reflexionar (cómo), Relevancia (para qué) y Reutilizar (dónde más).
• Escribe respuestas breves pero concretas y compáralas con tus compañeros para enriquecer la discusión.

Análisis del problema: Se solicita una reflexión metacognitiva sobre el proceso de aprendizaje.

Resolución (ejemplo de respuestas):

1. ¿Qué he aprendido?
   He comprendido cómo la posición en la tabla periódica determina la tendencia de un elemento a formar iones positivos o negativos y cómo la presencia de iones libres permite la conducción de la corriente eléctrica en soluciones.
2. ¿Cómo lo he aprendido?
   Mediante la observación de tendencias periódicas, la discusión en grupo y la resolución de ejercicios prácticos que relacionan estructura electrónica con propiedades macroscópicas.
3. ¿Para qué me ha servido?
   Para explicar fenómenos cotidianos (por ejemplo, por qué la sal disuelta conduce la electricidad) y para predecir comportamientos químicos, lo que facilita la resolución de problemas en química y física.
4. ¿En qué otras ocasiones puedo usarlo?
   En el estudio de baterías electroquímicas, al comprender reacciones redox y al analizar la corrosión de metales, así como en la interpretación de la dureza del agua por la presencia de iones Ca²⁺ y Mg²⁺.

Conclusión/Respuesta final: Una reflexión estructurada que conecta el contenido aprendido con su método de adquisición y su utilidad presente y futura.