domingo, 19 de enero de 2020

PERÍODO I

PLAN DE AULA 2020


 PLAN DE AULA 2020

CONTENIDO  


  • El Método Científico
  • El átomo, su estructura y propiedades
  • Elemento: símbolos, grupos y periodos
  • Compuestos químicos: orgánicos e inorgánicos
  • Formulas químicas: mínima, molecular, estructural y electrónica 







EL MÉTODO CIENTÍFICO






El método científico, camino hacia el conocimiento) es un método de investigación usado principalmente en la producción de conocimiento en las ciencias. Es un método de investigación  basado en la empírica y en la medición, sujeto a los principios específicos de las pruebas de razonamiento que consiste en la observación sistemática, medición y experimentación, y la formulación, análisis y modificación de las hipótesis.
El método científico está sustentado por dos pilares fundamentales. El primero de ellos es la reproducibilidad, es decir, la capacidad de repetir un determinado experimento, en cualquier lugar y por cualquier persona. Este pilar se basa, esencialmente, en la comunicación y publicidad de los resultados obtenidos (por ej. en forma de artículo científico). El segundo pilar es la refutabilidad. Es decir, que toda proposición científica tiene que ser susceptible de ser falsada o refutada (falsacionismo). Esto implica que se podrían diseñar experimentos, que en el caso de dar resultados distintos a los predichos, negarían la hipótesis puesta a prueba.





               


EL MUNDO DE BEAKMAN - MÉTODO CIENTÍFICO 



 El mundo de Beakman - Método Científico


 PASOS DEL MÉTODO CIENTÍFICO


 PASOS DEL MÉTODO CIENTÍFICO




Etapas del Método Científico.






  •          Observación: Consiste en examinar atentamente a simple vista o con auxilio de ciertos instrumentos y herramientas la naturaleza de los objetos, la observación es fundamental para detectar necesidades en un problema determinado.


  •     Hipótesis: Consiste en hacer una serie de suposiciones y pronóstico formulando un aseveración o bien enunciado que antecede a otros constituyendo su fundamento, la Hipótesis es parte de la planeación, fundamentando lo que se espera.


  •      Experimentación: Consiste en probar y examinar llevando a nivel de laboratorio el problema en estudio, la experimentación es fundamental,  para dar una correcta solución a un problema de Ingeniería es necesario desarrollar repetidamente la propuesta de solución al problema, para poder llegar a conclusiones.


  •   Comprobación: Consiste en proponer pruebas para llegar a la respuesta del problema con certeza y claridad, involucrando toda la información que de solución a la situación que se desarrolló a nivel de laboratorio, la comprobación es decisiva, ya que por medio de indicadores se evalúa si el proyecto procede o no.


  •  Teoría: Es el conocimiento especulativo considerado con independencia de toda aplicación, la teoría es una solución conceptual sin tomar en cuenta el desarrollo del proyecto en su ejecución.


  •     Ley: Es la regla o norma constante e invariable de las cosas.  En Ingeniería es imposible llegar a una ley,  ya que siempre está abierta al cambio y se adapta a él, por lo tanto el proyecto  depende de muchos factores que influyen en su desarrollo.



1. PREGUNTAS TIPO PRUEBA SABER DEL M.C.





EL ÁTOMO 
Estructura y Propiedades










El átomo es la parte más pequeña en la que se puede obtener materia de forma estable, ya que las partículas subatómicas que lo componen no pueden existir aisladamente salvo en condiciones muy especiales. El primero en utilizar este término fue Demócrito, porque creía que todos los elementos deberían estar formados por pequeñas partículas que fueran INDIVISIBLES. Átomo, en griego, significa INDIVISIBLE. Hoy día sabemos, que los átomos no son, como creía Demócrito, indivisibles. De hecho están formados por partículas, llamadas subatómicas, que son:

  • PROTÓN: partícula elemental con carga eléctrica positiva igual a 1, su masa es una uma (unidad de masa atómica) y es 1837 veces mayor que la del electrón, se simboliza p+ .

  •  ELECTRÓN: partícula elemental con carga eléctrica negativa igual a 1, masa despreciable y se simboliza e- . 
  • NEUTRÓN: partícula elemental eléctricamente neutra, con una masa ligeramente superior a la del protón, se simboliza n  ó  no  ó  N.
    .
















Ejemplo: A partir del siguiente gráfico calcular el número de electrones, neutrones y protones del átomo de cobre (Cu). 




                         

Cuadro comparativo entre compuestos orgánicos e inorgánicos





  • Formulas químicas: mínima, molecular, estructural y electrónica 




Niveles, Subniveles y Orbitales del Átomo:





                                                                      
   





Orbitales 









Cuadro que resume los orbitales que hay en cada nivel de energía y la  capacidad máxima de electrones que pueden contener los niveles y subniveles de energía.





Configuración Electrónica 









Diagrama de Moeller 


Siguiendo la dirección de las flechas se obtiene en orden creciente de energía la distribución electrónica:



Diagrama de Moeller 






NÚMEROS CUÁNTICOS 




Los números cuánticos son parámetros que describen el estado energético de un electrón y las características de un orbital.

Los números cuánticos en química llegaron a ser determinantes para lograr describir la naturaleza ondulatoria de un electrón alrededor de un átomo.
De ese modo resulta mucho más eficaz tratar a los electrones en los átomos como ondas y no como partículas compactas o pequeñas viajando en órbitas circulares o elípticas.

Como los electrones son muy pequeños y se mueven a extrema velocidad, su movimiento suele detectarse por medio de radiación electromagnética.

Los fotones (paquetes de energía) que interactúan con los electrones poseen de forma aproximada la misma energía.

En ese sentido, la interacción de un fotón con un electrón modifica el movimiento del electrón.

No es posible determinar en forma simultánea la posición y la velocidad de un electrón. Por esta razón recurrimos al enfoque estadístico.

Por lo que hablamos de la probabilidad de encontrar al electrón en regiones específicas del espacio.

Ya con esto en mente podemos tener una lista con algunas ideas principales de la mecánica cuántica.

Los números cuánticos son los números que describen la energía de los electrones en los átomos, estos resultan del tratamiento mecánico cuántico.

Los 3 primeros números cuánticos (principal, secundario, magnético) son obtenidos como consecuencia de la resolución matemática de la ecuación de onda de Schrödinger:




mientras que el cuarto número cuántico (spin magnético) lo introdujo Paul Dirac en 1928, reformulando la ecuación de onda.

 A continuación vemos las características de estos números:


  • Número cuántico principal (n):
Representa al nivel de energía (estado estacionario de Bohr) y su valor es un número entero positivo (1, 2, 3, 4, etc) y se le asocia a la idea física del volumen del orbital
Dicho de otra manera el número cuántico principal determina el tamaño de las órbitas, por tanto, la distancia al núcleo de un electrón vendrá determinada por este número cuántico.
 Todas las órbitas con el mismo número cuántico principal forman una capa. Su valor puede ser cualquier número natural mayor que 0 (1, 2, 3...) y dependiendo de su valor, cada capa recibe como designación una letra.
 Si el número cuántico principal es 1, la capa se denomina K, si 2 L, si 3 M, si 4 N, si 5 P, etc.







  • Número cuántico secundario (Azimutal) ℓ :
 Identifica al subnivel de energía del electrón y se le asocia a la forma del orbital.
 Sus valoresdependen del número cuántico principal "n", es decir, sus valores son todos los enteros entre 0...... (n-1) ], incluyendo al 0.
 Ejemplo:si  n = 4, entonces  = 0, 1, 2, 3.
 Dicho de otra manera, el número cuántico azimutal determina la excentricidad de la órbita, cuanto mayor sea, más excéntrica será, es decir, más aplanada será la elipse que recorre el electrón. Su valor depende del número cuántico principal n, pudiendo variar desde 0 hasta una unidad menos que éste 0...... (n-1) ].
 Así, en la capa K, como n vale 1,  sólo puede tomar el valor 0, correspondiente a una órbita circular.
 En la capa M, en la que n toma el valor de 3,  tomará los valores de 0, 1 y 2, el primero correspondiente a una órbita circular y los segundos a órbitas cada vez más excéntricas.


Por lo tanto, la combinación de n y  describe a un orbital que es la región del espacio en la que es más probable encontrar al electrón y en la cual tiene una cantidad específica de energía. El valor que tome el número cuántico secundario () determina el tipo de orbital:





Cuadro que resume los orbitales que hay en cada nivel de energía y la capacidad máxima de electrones que pueden contener los niveles y subniveles de energía.






Número cuántico magnético (m):
 Describe las orientaciones espaciales de los orbitales
Sus valores son todos los enteros del intervalo (- ℓ....) incluyendo el 0. 
Ejemplo: si n = 4, entonces,  =  0...... (n-1) ] = 1,2,3 y
                                               mℓ = (- ℓ....) = (- 3....+3 ) = ( -3, -2, -1, 0, +1, +2, +3).
 Dicho de otra manera, el número cuántico magnético determina la orientación espacial de las órbitas, de las elipses. Su valor dependerá del número de elipses existente y varía desde  (- ℓ....), pasando por el valor 0. Así, si el valor de  ℓ es 2, las órbitas podrán tener 5 orientaciones en el espacio, con los valores de mℓ: -2, -1, 0, 1 y 2. Si el número cuántico azimutal  () es 1, existen tres orientaciones posible (-1, 0 y 1), mientras que si es 0, sólo hay una posible orientación espacial, correspondiente al valor de mℓ= 0.







El conjunto de estos tres números cuánticos determinan la forma y orientación de la órbita que describe el electrón y que se denomina orbital. Según el número cuántico azimutal (), el orbital recibe un nombre distinto
cuando  = 0, se llama orbital s
cuando ℓ 1, se denomina orbital p
cuando ℓ = 2 se denomina orbital d
cuando ℓ = 3, se denomina orbital f
cuando ℓ = 4, se denomina orbital g, y así sucesivamente. 
Pero no todas las capa tienen el mismo número de orbitales, el número de orbitales depende de la capa y, por tanto, del número cuántico n :
En la capa K, como n = 1,entonces  sólo puede tomar el valor 0 y m también valdrá 0 , así que sólo hay un orbital s, de valores de números cuánticos (1,0,0).
 En la capa M, en la que n toma el valor 3. El valor de  puede ser 0, 1 y 2: 
En el primer caso (  =  0), m tomará el valor 0, habrá un orbital s; 
En el segundo caso ( = 1), m podrá tomar los valores -1, 0 y 1 y existirán 3 orbitales p; 
En el caso final ( = 2), m tomará los valores -2, -1, 0, 1 y 2, por lo que hay 5 orbitales d. 
En general, habrá en cada capa   n2  orbitales: 
Si n = 1 entonces el número de orbitales es 12  =  1 :   orbital s.
Si n = 2 entonces el número de orbitales es 2 =  4 : orbital s y 3 orbitales p.
Si n = 3 entonces el número de orbitales es 3 =  9 :1 orbital s,  3 orbitales p  y 5 orbitales d , y así sucesivamente.

  






  • Número cuántico de espín (ms): Describe el giro del electrón en torno a su propio eje, en un movimiento de rotación. Este giro puede hacerlo sólo en dos direcciones, opuestas entre sí. Por ello, los valores que puede tomar el número cuántico de spin son -1/2 y +1/2. Dicho de otra manera, Cada electrón, en un orbital, gira sobre si mismo. Este giro puede ser en el mismo sentido que el de su movimiento orbital o en sentido contrario. Este hecho se determina mediante un nuevo número cuántico, el número cuántico de spin  (ms), que puede tomar dos valores, 1/2 y -1/2.














Según el principio de exclusión de Pauli, en un átomo no pueden existir dos electrones con los cuatro números cuánticos iguales, así que en cada orbital sólo podrán colocarse dos electrones (correspondientes a los valores de (ms)

 +1/2 y -1/2) y en cada capa podrán situarse  2n2  electrones (dos en cada orbital).



          



Ejemplo resuelto 1:



1. Calcula los cuatro números cuánticos del orbital: 4d6








Ejemplo resuelto 2: ¿Cuáles son los cuatro números cuánticos que identifican al último electrón ubicado en 3d5?


1° Podemos observar que el número cuántico principal es 3

n = 3

2° Según la tabla podemos observar que:


por lo tanto su número cuántico secundario es 2, es decir:

ℓ=2

3° El subnivel d tiene 5 orbitales, es decir:



Ahora colocamos los electrones que nos dan:


5° Vemos que la flecha hacia arriba tiene un spin magnético igual a + 1/2, por lo tanto:

m= + 1/ 2



Ejemplo resuelto 3: ¿Qué datos del electrón indican los siguientes números cuánticos?

n = 4 ,   l=1,  m = –1, ms = +1/2


Respuesta: Indican que el electrón está en el nivel 4, en el subnivel p, en la orientación x y con espín positivo (flecha hacia arriba).



Ejercicios para resolver: 

1. Calcular los 4 números cuánticos de 3p5
2. Calcular los 4 números cuánticos de 4d3
3. Calcular los 4 números cuánticos de 6f7




2. PREGUNTAS TIPO PRUEBA SABER 





FORMATO PREINFORME DE PRÁCTICA DE LABORATORIO

FORMATO PREINFORME DE PRÁCTICA DE LABORATORIO




FORMATO INFORME DE PRÁCTICA DE LABORATORIO

FORMATO INFORME DE PRÁCTICA DE LABORATORIO