Diseña una maqueta interactiva del Modelo Atómico: describe materiales, núcleo, electrones en órbita, capas electrónicas e identificación de partículas.

Z=6, N=6, A=12, e^-=6 configuración 2,4

Libro de Física 3 BGU

Ministerio de Educación del Ecuador

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Modelo Atómico: construcción de una maqueta interactiva

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Respuesta rápida

Maqueta con núcleo ( $Z$ protones y $N$ neutrones), electrones en capas según $2n^{2}$ y leyenda de colores. Al quitar electrones se forma catión ( $q>0$ ); al agregarlos, anión ( $q<0$ ); el átomo busca el octeto estable.

📚 exercise fisica ⭐⭐ Dificultad 2/5 ⏱ 4 min lectura

Solución — Página 253

Fisica 3° · 2024

Ejercicio 1

(Desafío: Maqueta interactiva del Modelo Atómico)

Diseñar una maqueta interactiva que represente el Modelo Atómico, mostrando la estructura y los componentes básicos de un átomo.

Parte 1.a

Materiales y preparación

Reúne bolas de colores y tamaños diferentes: un color grande para protones, otro color grande para neutrones y un tercer color más pequeño para electrones.
Prepara palillos o alambres finos que funcionarán como soporte de las "órbitas" de los electrones.
Consigue una base sólida (cartón grueso, madera o espuma) para sostener toda la maqueta.
Prepara etiquetas y una leyenda (clave de colores) para identificar cada partícula.

Parte 1.b

Núcleo atómico

Elige el elemento representado, por ejemplo el carbono-12: $Z = 6$ protones y $N = 6$ neutrones.
Recupera $6$ bolas de un color y $6$ de otro color y agrúpalas juntas en el centro de la maqueta: eso es el núcleo.
Recuerda que el núcleo concentra casi toda la masa del átomo, aunque ocupa una fracción ínfima de su volumen.

Parte 1.c

Electrones en órbita y capas electrónicas

Elige bolas pequeñas de un tercer color para los $6$ electrones del carbono neutro: $e^{-} = Z = 6$ .
Fija cada electrón con un palillo o alambre fino que parta del núcleo hacia afuera, simulando su trayectoria orbital.
Distribuye los electrones en capas siguiendo la regla de capacidad: primera capa $2n^{2}$ con $n=1$ da $2(1)^{2}=2$ electrones; segunda capa con $n=2$ da $2(2)^{2}=8$ .
Así, el carbono queda como $2$ electrones en la primera capa y $4$ en la segunda: $2+4=6$ .
Etiqueta cada capa con el número de electrones que puede albergar.

Parte 1.d

Identificación de partículas

Pega una etiqueta en cada bola indicando si representa protón ( $p^{+}$ ), neutrón ( $n^{0}$ ) o electrón ( $e^{-}$ ).
Incluye una clave: por ejemplo, rojo $=$ protón (carga $+1,602\times 10^{-19}\ \text{C}$ ), azul $=$ neutrón (carga $0$ ), amarillo $=$ electrón (carga $-1,602\times 10^{-19}\ \text{C}$ ).
Verifica que $Z + N = A$ sea el número de bolas del núcleo: en el carbono-12, $6 + 6 = 12$ nucleones.

Parte 1.e

Prueba de funcionamiento

Retira uno o dos electrones de la maqueta y observa qué capa queda incompleta.
Compara con la configuración completa: $2,8,8,18$ son las capacidades típicas de las capas.

Ejercicio 2

(Reflexión)

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

En un átomo neutro el número de electrones iguala el número de protones: $e^{-} = Z$ , y la carga neta es $q_{neta} = Z(+1) + e^{-}(-1) = 0$ .
Si se quitan electrones, queda $e^{-} < Z$ y el átomo se convierte en un catión con carga $q = +(Z - e^{-})$ , por ejemplo $\text{Na} \rightarrow \text{Na}^{+} + e^{-}$ .
Si se agregan electrones, queda $e^{-} > Z$ y el átomo se convierte en un anión con carga $q = -(e^{-} - Z)$ , por ejemplo $\text{Cl} + e^{-} \rightarrow \text{Cl}^{-}$ .
La estabilidad depende de la capa más externa: los átomos tienden a alcanzar la configuración estable de $8$ electrones (octeto). Con menos o más electrones, el átomo reacciona, cede o acepta electrones hasta estabilizarse.
Cambiar electrones no altera el núcleo, por lo que el átomo sigue siendo el mismo elemento: solo cambia el ion y sus propiedades (conductividad, reactividad, color).

Ejercicio 3

(Metacognición)

Las cuatro preguntas de la escalera metacognitiva se responden así:

¿Qué he aprendido? La estructura del átomo: núcleo con protones y neutrones, y electrones en capas alrededor del núcleo.
¿Cómo lo he aprendido? Construyendo una maqueta con materiales concretos y etiquetando cada partícula, lo que permite visualizar conceptos abstractos.
¿Para qué me ha servido? Para comprender por qué los elementos tienen propiedades distintas según su número de electrones.
¿En qué otras ocasiones puedo usarlo? Para estudiar enlaces químicos, reacciones de oxidación-reducción y la formación de iones.

Respuesta final: una maqueta con núcleo ( $Z$ protones y $N$ neutrones), electrones en capas ( $2n^{2}$ ) y leyenda de partículas; al quitar o agregar electrones el átomo se vuelve catión o anión, buscando el octeto de estabilidad.

Contenido de la página

A que no te atreves — Tema: Modelo Atómico, Construcción de Maqueta Interactiva

Desafío: diseñar una maqueta interactiva que represente el Modelo Atómico, mostrando la estructura y los componentes básicos de un átomo para explorar y comprender la organización interna de los átomos y cómo contribuye a las propiedades de la materia.

Apoyo

Materiales

Bolas de colores y tamaños diferentes (representando protones, neutrones y electrones).
Palillos o alambres finos.
Base sólida para sostener la maqueta.
Etiquetas para identificar las partes del átomo.

Orientaciones paso a paso

Núcleo atómico: uso bolas más grandes de un color específico para los protones y bolas de otro color para los neutrones, juntas en el centro.
Electrones en órbita: uso bolas más pequeñas de un tercer color y las adjunto a palillos o alambres finos para simular sus órbitas alrededor del núcleo.
Organización de capas electrónicas: organizo los electrones en capas alrededor del núcleo y etiqueto cada capa con la cantidad de electrones que puede albergar.
Identificación de partículas: etiqueto cada bola e incluyo una clave o leyenda que describe colores y tamaños asociados a cada partícula.

Reflexión

¿Cómo cambia la estabilidad del átomo si agregamos o quitamos electrones? Discutir con los compañeros las similitudes y diferencias en las interpretaciones.

Metacognición

Escalera metacognitiva:

¿Qué he aprendido?
¿Cómo lo he aprendido?
¿Para qué me ha servido?
¿En qué otras ocasiones puedo usarlo?

Ejemplos resueltos

Construir el modelo de un átomo de carbono-12: indicar protones, neutrones y su distribución electrónica.

El carbono tiene $Z = 6$ protones.
Con $A = 12$ , los neutrones son $N = A - Z = 12 - 6 = 6$ .
El átomo neutro tiene $e^{-} = Z = 6$ electrones.
Primera capa: $2(1)^{2} = 2$ electrones; segunda capa: $6 - 2 = 4$ electrones.
Configuración: $2, 4$ . La maqueta lleva $12$ bolas en el núcleo y $6$ bolas pequeñas en las capas.

Tablas (2)

Partícula	Símbolo	Carga	Ubicación en la maqueta
Protón	$p^{+}$	$+1,602\times10^{-19}\ \text{C}$	Bola grande de un color, dentro del núcleo
Neutrón	$n^{0}$	$0\ \text{C}$	Bola grande de otro color, dentro del núcleo
Electrón	$e^{-}$	$-1,602\times10^{-19}\ \text{C}$	Bola pequeña, sujeta por palillo alrededor del núcleo

Capa ( $n$ )	Capacidad máxima $2n^{2}$	Electrón del carbono
1	$2(1)^{2}=2$	$2$
2	$2(2)^{2}=8$	$4$
3	$2(3)^{2}=18$	$0$
4	$2(4)^{2}=32$	$0$

Diagrama

flowchart TD
    A[Desafío: Modelo Atómico] --> B[Materiales: bolas, palillos, base, etiquetas]
    B --> C[1. Núcleo: protones y neutrones]
    C --> D[2. Electrones en órbita con palillos]
    D --> E[3. Distribución en capas 2n^2]
    E --> F[4. Etiquetas y leyenda de partículas]
    F --> G[Reflexión: estabilidad y iones]
    G --> H[Metacognición]

Fórmulas y ecuaciones

N\úmero másico: A = Z + N

Capacidad de capa electrónica: C = $2n^{2}$

Para átomo neutro: número de electrones = Z

A = Z + N

$e^{-}_{neutro}$ = Z

$C_{capa}$ = $2n^{2}$

$q_{ion}$ = (Z - $e^{-})\cdot(+1,602\times$ $10^{-19}\$ $\text{C}$ )

$q_{neta}$ = Z(+1) + $e^{-}(-1)$

Glosario (8)

Modelo atómico: Representación de la estructura de un átomo: núcleo con protones y neutrones rodeado de electrones en capas.
Protón: Partícula del núcleo con carga positiva de $+1,602\times 10^{-19}\ \text{C}$ y masa aproximada de $1\ \text{u}$.
Neutrón: Partícula del núcleo sin carga (neutra), con masa ligeramente mayor que la del protón.
Electrón: Partícula de carga negativa $-1,602\times 10^{-19}\ \text{C}$ que se ubica fuera del núcleo en capas electrónicas.
Capa electrónica: Nivel de energía alrededor del núcleo que puede albergar un máximo de $2n^{2}$ electrones.
Ion: Átomo o grupo de átomos con carga neta distinta de cero porque ha ganado o perdido electrones.
Cation: Ion de carga positiva, formado al perder electrones: $q = +(Z - e^{-})$.
Anion: Ion de carga negativa, formado al ganar electrones: $q = -(e^{-} - Z)$.

Preguntas para practicar

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

Si quitamos electrones el átomo se convierte en catión de carga positiva y si agregamos electrones se convierte en anión de carga negativa; en ambos casos deja de ser neutro y busca alcanzar el octeto de su capa de valencia para estabilizarse, por lo que aumenta su reactividad.

¿En qué otras ocasiones puedo usar lo aprendido sobre el modelo atómico?

Puedo usarlo al estudiar enlaces químicos, reacciones de oxidación-reducción, la conductividad eléctrica de los metales y la clasificación de elementos según su configuración electrónica.

¿Para qué me ha servido construir la maqueta?

Me ha servido para visualizar conceptos abstractos como el núcleo, las partículas subatómicas y las capas electrónicas, facilitando la comprensión de por qué los elementos tienen propiedades tan diferentes.

Temas y conceptos clave

Modelo AtómicoConstrucción de maqueta interactivaPartículas subatómicasCapas electrónicasEstabilidad atómicaMetacogniciónprotónneutrónelectrónnúcleo atómicocapa electrónicaoctetoión catiónión aniónnúmero atómico Znúmero másico A

Fuentes y referencias

Libro de Física de BGU 3º, Ecuador, 2024, página 252-253

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Preguntas que la gente también hace

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📌 Antes de leer esto

• Conocer las tres partículas subatómicas y sus cargas
• Distinguir número atómico Z de número másico A
• Entender el concepto de capas electrónicas y valencia
• Saber qué es un ion y cómo se forma

Siguiente tema sugerido

Enlaces químicos e interacciones entre átomos según su configuración electrónica

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A que no te atreves

Tema: Modelo Atómico - Construcción de Maqueta Interactiva

Desafío: diseño una maqueta interactiva que represente el Modelo Atómico, mostrando la estructura y los componentes básicos de un átomo para explorar y comprender la organización interna de los átomos y cómo contribuye a las propiedades de la materia.

Apoyo:

Materiales:

e Bolas de colores y tamaños diferentes (representando protones, neutrones y electrones).

e Palillos o alambres finos.

e Base sólida para sostener la maqueta.

e Etiquetas para identificar las partes del átomo

Orientaciones Paso a Paso:

e Núcleo Atómico: Utilizo bolas más grandes de un color específico para representar los protones en el núcleo. Luego, integro bolas de otro color para representar los neutrones en el núcleo.

e Electrones en Órbita: Utilizo bolas más pequeñas de un tercer color para representar los electrones. Adjunto los electrones a palillos o alambres finos para simular sus órbitas alrededor del núcleo.

e Organización de Capas Electrónicas: Organizo los electrones en capas alrededor del núcleo para representar las capas electrónicas del átomo y etiqueto cada capa para indicar la cantidad de electrones que puede albergar.

e Identificación de Partículas: Etiqueto cada bola para identificar si representa protones, neutrones o electrones e incluyo una clave o leyenda que describa los colores y tamaños asociados a cada partícula.

Reflexión: Reflexiono sobre ¿Cómo cambia la estabilidad del átomo si agregamos o quitamos electrones? Discuto con mis compañeros sobre las similitudes y diferencias en nuestras interpretaciones.

|_/ METACOGNICIÓN )

¿En qué otras ocasiones puedo usarlo?

¿Para qué me ha servido? ¿Cómo lo he aprendido?

¿Qué he aprendido?

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