1. Selecciona materiales con reglas claras de correspondencia física: bolas grandes de un color = protones (p^{+}); bolas grandes de otro color = neutrones (n^{0}); bolas pequeñas de un tercer color = electrones (e^{-}).
2. Prepara una base sólida sobre la cual se fijará el núcleo y se montarán las órbitas con palillos o alambres finos.
3. Prepara etiquetas y una leyenda (clave de colores y tamaños) que explique qué representa cada pieza.

1. Agrupa en el centro de la base las bolas grandes de un mismo color: son los protones, cargados con q = +1{,}6 \times 10^{-19} \, \text{C} cada uno.
2. Integra en el mismo agrupamiento bolas de otro color: son los neutrones, con q = 0 \, \text{C} y masa m_n \approx 1{,}675 \times 10^{-27} \, \text{kg}.
3. Ambas partículas conforman los nucleones; la masa nuclear se aproxima por A = Z + N, donde Z es el número atómico (protones) y N el número de neutrones.
4. Justificación física: el núcleo concentra casi toda la masa del átomo (el electrón tiene m_e \approx 9{,}109 \times 10^{-31} \, \text{kg}, es decir, unas 1836 veces menos masa que el protón), pese a ocupar una fracción ínfima del volumen total.

1. Toma las bolas pequeñas de un tercer color: son los electrones.
2. Fija cada electrón a un palillo o alambre fino partiendo del núcleo, simulando su trayectoria alrededor del núcleo.
3. Representación clásica: un electrón de masa m_e a distancia r del núcleo, con velocidad v, experimenta la fuerza centrípeta debida a la interacción coulombiana con el núcleo de carga Q: \frac{m_e v^{2}}{r} = \frac{1}{4\pi\varepsilon_0}\frac{Q e}{r^{2}}
4. Esta expresión explica por qué el electrón se mantiene «orbitando»: la fuerza eléctrica actúa como fuerza centrípeta que curva la trayectoria en círculo.

1. Ordena los electrones en capas concéntricas alrededor del núcleo, de menor a mayor distancia (energía).
2. Etiqueta cada capa con su capacidad máxima: en el modelo de Bohr, la capa n admite un máximo de 2n^{2} electrones.
3. Capacidad de las primeras capas:
   • n = 1: 2(1)^{2} = 2 electrones (capa K)
   • n = 2: 2(2)^{2} = 8 electrones (capa L)
   • n = 3: 2(3)^{2} = 18 electrones (capa M)
   • n = 4: 2(4)^{2} = 32 electrones (capa N)
4. Nota importante de rigor: en el modelo de capas de la tabla periódica, la última capa o nivel externo nunca alberga más de 8 electrones, aunque la capacidad teórica de la capa 3 sea 18 (se llena primero el subnivel 4s).

1. Etiqueta cada bola de la maqueta: protón, neutrón o electrón.
2. Elabora una leyenda que asocie color, tamaño y carga a cada partícula:

3. En un átomo neutro el número de protones es igual al de electrones: Z = n_{e^{-}}; si esa igualdad se rompe, el átomo se convierte en un ion.

Para un átomo de oxígeno (Z = 8, N = 8):

1. Protón: Z = 8.
2. Neutrones: N = A - Z = 16 - 8 = 8.
3. Electrones en estado neutro: n_{e^{-}} = Z = 8.
4. Distribución en capas: la primera capa (n=1) admite 2(1)^{2} = 2 electrones; la segunda (n=2) admite 2(2)^{2} = 8. Como solo hay 8 electrones, se colocan 2 en la capa K y 8 - 2 = 6 en la capa L.
5. Etiqueta de la maqueta: «Oxígeno (O): 8 protones, 8 neutrones, 8 electrones; capas: 2, 6».

Actividad 2 — Reflexión: estabilidad del átomo al agregar o quitar electrones

Pregunta: ¿Cómo cambia la estabilidad del átomo si agregamos o quitamos electrones?

1. Un átomo neutro tiene Z = n_{e^{-}}: el número de protones del núcleo está equilibrado por el mismo número de electrones.
2. Si se agregan electrones, el átomo queda cargado negativamente: se forma un anión (ejemplo: \text{Cl} + e^{-} \rightarrow \text{Cl}^{-}).
3. Si se quitan electrones, el átomo queda cargado positivamente: se forma un catión (ejemplo: \text{Na} \rightarrow \text{Na}^{+} + e^{-}).
4. La estabilidad se relaciona con la configuración electrónica de la capa externa. Los átomos son más estables cuando su nivel externo está completo (regla del octeto: 8 electrones, o 2 para el caso de hidrógeno y helio).
5. Cambiar el número de electrones no altera la composición del núcleo (protones y neutrones permanecen iguales), pero sí modifica la energía del sistema y la capacidad de formar enlaces químicos: son los electrones externos los que intervienen en la reactividad.
6. Por tanto, agregar o quitar electrones cambia la estabilidad química del átomo (su tendencia a reaccionar y formar compuestos), no su identidad como elemento, la cual está determinada por el número de protones Z.

Metacognición

El diagrama de metacognición propone cuatro niveles de autoevaluación:

1. ¿Qué he aprendido? — Aprendí que el átomo tiene un núcleo con protones y neutrones, y electrones organizados en capas según la capacidad 2n^{2}.
2. ¿Cómo lo he aprendido? — Lo aprendí construyendo la maqueta: al clasificar bolas por color y tamaño y al ordenarlas en capas, traduje un modelo abstracto a un modelo físico concreto.
3. ¿Para qué me ha servido? — Me sirvió para visualizar la estructura interna del átomo, entender por qué un átomo es neutro y qué es un ion.
4. ¿En qué otras ocasiones puedo usarlo? — Puedo usar esta estrategia (modelo físico + leyenda + etiquetas) para explicar otras estructuras: el modelo solar, la célula, la molécula de agua, o para resolver problemas de configuración electrónica y de cálculo de protones, neutrones y electrones.