Página 58 - Libro de Química de Tercero de Bachillerato
Elementos químicos y su importancia
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Identifica primero qué elementos se nombran en el párrafo. Revisa en la tabla periódica su grupo y propiedades generales (H: no metal; He: gas noble). Relaciona esas propiedades con las condiciones del texto: gravedad, altas T, fusión.
Análisis: El texto menciona dos elementos: hidrógeno (gas inicial de la nube estelar) y helio (producto de la fusión).
- Resolución paso a paso:
- Hidrógeno (H):
- Elemento más abundante del universo; gas muy ligero.
- Bajo gravedad se contrae; al aumentar la presión y la temperatura, sus átomos colisionan con mayor frecuencia y velocidad.
- A altas T y P puede fusionarse liberando energía: $$4\,^{1}_{1}\mathrm{H} \rightarrow \,^{4}_{2}\mathrm{He} + \text{energ\'ia}$$. Esta energía explica el brillo estelar (v\'inculo con $$E=mc^2$$).
- Helio (He):
- Gas noble, muy estable (poca reactividad química).
- Se forma en el núcleo estelar por fusión del hidrógeno.
- Su formación va acompañada de gran liberación de energía térmica y radiante.
- Hidrógeno (H):
- Conclusión: El hidrógeno actúa como combustible de fusión; el helio es el producto estable cuya formación libera la energía que observamos como brillo de las estrellas.
Distingue cambio físico (no cambia la sustancia) de cambio químico (se forman sustancias nuevas). Piensa en procesos cotidianos y naturales y escribe a la derecha los elementos que aparecen en sus fórmulas.
Análisis: Se solicitan ejemplos reales de fenómenos y los elementos que intervienen.
- Resolución paso a paso (ejemplos):
- Oxidación del hierro (químico): $$4\mathrm{Fe} + 3\mathrm{O}_2 \rightarrow 2\mathrm{Fe}_2\mathrm{O}_3$$. Elementos: Fe y O.
- Fotosíntesis (químico): $$6\mathrm{CO}_2 + 6\mathrm{H}_2\mathrm{O} \xrightarrow{\text{luz}} \mathrm{C}_6\mathrm{H}_{12}\mathrm{O}_6 + 6\mathrm{O}_2$$. Elementos: C, H, O.
- Evaporación del agua (físico): $$\mathrm{H}_2\mathrm{O}(l) \rightarrow \mathrm{H}_2\mathrm{O}(g)$$. Elementos: H y O.
- Formación de ozono en la estratósfera (químico): $$3\mathrm{O}_2 \xrightarrow{\text{UV}} 2\mathrm{O}_3$$. Elemento: O.
- Combustión de metano natural (químico): $$\mathrm{CH}_4 + 2\mathrm{O}_2 \rightarrow \mathrm{CO}_2 + 2\mathrm{H}_2\mathrm{O}$$. Elementos: C, H, O.
- Sublimación del yodo (físico): $$\mathrm{I}_2(s) \rightarrow \mathrm{I}_2(g)$$. Elemento: I.
- Conclusión: Los fenómenos naturales pueden ser físicos (cambian el estado) o químicos (cambian la composición); en ambos casos se identifican los elementos participantes.
Usen materiales sencillos (botones/semillas para e−). Criterios clave: valencia, electronegatividad y distribución de e−. Regla orientativa: iónico si $$\Delta EN \gtrsim 1.7$$; covalente si $$0<\Delta EN<1.7$$. Ejemplos: NaCl (iónico), O2 y HCl (covalente).
Análisis: Se requieren dos esquemas didácticos: uno de enlace iónico y otro de covalente.
- Resolución paso a paso (propuesta de elaboración):
- Enlace iónico (ejemplo NaCl):
- Representen valencia: Na (1e−), Cl (7e−). [Diagrama: puntos de Lewis].
- Transfieran 1 e− de Na a Cl: $$\mathrm{Na} \rightarrow \mathrm{Na}^+ + e^-$$ y $$\mathrm{Cl} + e^- \rightarrow \mathrm{Cl}^-$$.
- Atracción electrostática: $$\mathrm{Na}^+ + \mathrm{Cl}^- \rightarrow \mathrm{NaCl}(s)$$.
- Expliquen propiedades: red cristalina, puntos de fusión altos, conducen en disolución.
- Enlace covalente (ejemplo H2O):
- O tiene 6 e− de valencia; cada H tiene 1 e−.
- Comparten pares: H–O–H con dos pares enlazantes y dos libres en O. [Diagrama: H:O:H].
- Expliquen que es polar por diferencia de electronegatividad; resultan interacciones dipolo–dipolo.
- Enlace iónico (ejemplo NaCl):
- Conclusión: El iónico implica transferencia de e− y formación de iones; el covalente implica compartición de e−. Los esquemas deben mostrar electrones, iones o pares compartidos y las propiedades resultantes.
Preparen una guía de evaluación con criterios y evidencias. Practiquen explicar en 1 minuto la diferencia iónico vs. covalente y una propiedad que la demuestre (punto de fusión, conductividad, solubilidad).
Análisis: Se pide socializar y dar retroalimentación.
- Resolución paso a paso:
- Presentación (3–5 min): objetivo, modelo elegido, pasos, propiedades explicadas.
- Ronda de preguntas: claridad sobre transferencia/compartición, electronegatividad y propiedades.
- Co-evaluación: Usen esta rúbrica breve (0–2): exactitud científica, claridad del diagrama, uso de materiales, argumentación.
- Retroalimentación: comentarios tipo “fortaleza–mejora–fortaleza”. Ej.: “Buen uso de Lewis; podrían justificar ΔEN; excelente organización visual”.
- Conclusión: Registren acuerdos de mejora y una fotografía o esquema final refinado.
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RETO
- Leo el siguiente texto y desarrollo las actividades propuestas:
Stephen Hawking en su libro La teoría del todo comparte lo siguiente: “Una estrella se forma cuando una gran cantidad de gas, fundamentalmente hidrógeno, empieza a colapsar sobre sí mismo debido a su atracción gravitatoria”. Cuando el hidrógeno se contrae, los átomos colisionan entre sí con mayor frecuencia y con mayor velocidad, provocando que el gas se caliente a altas temperaturas y que los átomos de hidrógeno se fusionen para formar helio, por lo tanto, el brillo de las estrellas que observamos corresponde al calor liberado debido a esta reacción.
Fuente: Universidad Autónoma de Madrid, tomado el 15 de enero de 2024 de https://n9.cl/djkijy
a. Describo las características de los elementos químicos a los que se refiere en el texto.
| Elemento químico | Características |
|---|---|
b. Indago otros ejemplos de fenómenos físicos y/o químicos en los que se evidencie la participación de los elementos químicos. Completo el esquema:
| Fenómeno que ocurre en la naturaleza | Elementos químicos que participan |
|---|---|
ACTIVIDAD PARA TRABAJO EN GRUPO
- Me reúno en equipos de trabajo y elaboramos dos esquemas que representen cómo se produce el enlace iónico y el enlace covalente (Consideren utilizar materiales del entorno para representar a los electrones, a los iones metálicos positivos llamados catión, a los iones metálicos negativos llamados anión y otros elementos que estimen convenientes exponerlos).
- Compartimos nuestros esquemas en el aula de clase y retroalimentamos los productos elaborados por otros equipos.
METACOGNICIÓN
- ¿En qué otras ocasiones puedo usarlo?
- ¿Para qué me ha servido?
- ¿Cómo lo he aprendido?
- ¿Qué he aprendido?
Respondo estas preguntas de manera individual y luego las comparto en una plenaria para establecer un diálogo acerca del aprendizaje desarrollado en la sección.