Modelo atómico y elemento químico Toda la materia (sustancias químicas) presente en el universo está formada por átomos que son las unidades mínimas o básicas. Existen sólo 110 tipos de átomos en el universo, pero muchísimas más sustancias químicas. Esto se explica porque la materia puede estar formada por combinaciones de estos átomos y estas combinaciones en proporciones distintas. Cuando una sustancia química está formada por un solo tipo de átomo se llama elemento químico. El cobre es un elemento químico, ya que está formado por un tipo de átomo, presentando características y propiedades únicas y de mucho interés comercial, de ahí su valor económico y el interés por obtenerlo. Sin embargo, el cobre se encuentra en la naturaleza asociado a otros elementos químicos como el oxígeno, azufre, etc., los cuales presentan otras características distintas al cobre. En Codelco Norte, a través del proceso de lixiaviación y de electroobtención, se obtiene y luego purifica el elemento químico cobre de sus elementos asociados. CONTENIDOS ELEMENTO QUÍMICO formado por un tipo de Átomo formado por la representados por formado por el Nube electrónica Símbolo químico Núcleo atómico donde están los donde están los Electrones Protones Neutrones Elemento químico Un elemento químico es una sustancia química formada por un tipo de átomo, lo cual la hace tener características físicas y químicas particulares. En la naturaleza se han descubierto aproximadamente 110 elementos químicos diferentes, y por lo tanto, 110 átomos distintos. Átomo Un átomo es la mínima partícula que forma la materia y que presenta las características y propiedades del elemento a quien conforma. El átomo está formado por partículas más pequeñas que le proporcionan la masa y la carga eléctrica, aunque en condiciones normales el átomo es eléctricamente neutro, ya que tiene igual cantidad de cargas positivas y negativas. Cada átomo tiene un número atómico (Z) propio, que corresponde al número de protones y por tanto también al de electrones. También cada átomo posee un número másico (A) particular, que corresponde a la suma del número de protones y de neutrones. Símbolo químico El símbolo químico de un elemento es la representación gráfica y abreviada de su nombre. Los símbolos se escriben con una o dos letras, dependiendo del elemento del cual se trate. Ejemplo: Cobre (Cu), Nitrógeno (N), Oxígeno (O), Carbono (C) etc.
Nube electrónica La nube electrónica corresponde a la zona externa del átomo donde se encuentran los orbitales, es decir, aquellas áreas donde están los electrones. Electrones Los electrones son partículas subatómicas que giran a gran velocidad entorno al núcleo del átomo. El electrón es una partícula muy pequeña, que aporta con una ínfima proporción a la masa del átomo y le proporciona la carga eléctrica negativa al átomo. En condiciones normales el número de electrones es igual al de protones. El electrón se representa a través de la notación: e-. Núcleo atómico El núcleo atómico es la zona central del átomo, donde se encuentran las partículas subatómicas protones (p+) y generalmente neutrones (n). Todos los átomos tienen protones y neutrones en el núcleo a excepción del Hidrógeno que no tiene neutrones. CONTENIDOS Protones Los protones son partículas subatómicas que proporcionan la masa y la carga eléctrica positiva al átomo. El protón se representa a través de la notación p+. Neutrones Los neutrones son las partículas subatómicas que proporcionan la masa al átomo y no poseen carga eléctrica. El neutrón se representa a través de la notación n.
Materiales (lo que necesitas) Plasticina de tres colores. Alambre. Cartón piedra. Lápices de colores. Pegamento. Hojas de croquis de dibujo. Tijeras. Tabla periódica de los elementos químicos. Procedimiento (lo que debes hacer) Construyendo un átomo 1. Observa la tabla periódica de los elementos y elige un elemento químico (excepto el hidrógeno), preferentemente de bajo número atómico, para facilitar la construcción de tu modelo. APLICACIÓN PRÁCTICA 2. Construye el modelo del átomo del elemento que escogiste. Para esto sigue las siguientes instrucciones: Usa los alambres como orbitales de la nube electrónica. Representa las partículas subatómicas (electrones, neutrones y protones) en bolitas de plasticina de 3 colores diferentes, uno para cada partícula. Coloca las bolitas que representan los electrones en los alambres. Busca la forma de colocar el núcleo en el centro del átomo. Pon a prueba tu creatividad! 3. El número de bolitas de plasticina debe corresponder al número de electrones, protones y neutrones del átomo que escogiste. Para ello saca información de la tabla periódica. Ejemplo: Átomo de Calcio Por lo tanto: Símbolo: Ca Nº de e-: 20 Número atómico: 20 Nº de p+: 20 Número másico: 40.08 Nº de n: 20 4. Monta tu modelo en el cartón piedra y pega en la maqueta una hoja con la explicación de la simbología y las características del elemento que escogiste. Ejemplo: Elemento : Calcio Símbolo : Ca Bolitas Negras : electrones Punto de fusión : 838 ºC Z : 20 Bolitas Blancas : protones Punto de ebullición : 1.440 ºC A : 20 Bolitas Rojas : neutrones Estado físico natural : sólido 5. Monten una exposición y tomen apuntes del modelo de los compañeros (as).
Sector: Ciencia. Subsector: Estudio y Comprensión de la Naturaleza Nivel: Séptimo Año Básico (NB5) Descripción general La información entregada en el texto Modelo Atómico y Elemento Químico se refiere al tema de estructura atómica y al concepto de elemento químico que en NB5 se trata en la unidad El Átomo y las Propiedades Químicas de la Materia. Este contenido se relaciona con el proceso productivo del cobre en su etapa de Lixiviación - Electroobtención, dado el proceso de extracción y de obtención del cobre en el que se busca la concentración del elemento puro del cobre a partir de sus elementos asociados. Objetivos fundamentales Objetivos transversales Contenidos Conceptos claves PARA EL DOCENTE Manejar un modelo elemental de átomo y molécula y comprender que toda la materia está constituida por un número reducido de elementos en relación a la multiplicidad de sustancias conocidas. Exponer ideas, opiniones, convicciones, sentimientos y experiencias de manera coherente y fundamentada. Resolver problemas a través del uso de herramientas y procedimientos basados en una actitud reflexiva y metódica. Analizar, interpretar y sintetizar información y conocimientos. Modelo elemental de átomo como un núcleo y envoltura. Noción de elemento químico y sus respectivos símbolos. Reconocimiento del pequeño número de elementos que son base de la inmensa variedad de sustancias existentes. Átomo. Elemento químico. Símbolo químico. Núcleo atómico. Nube electrónica. Protones. Neutrones. Electrones. Carga eléctrica. Número atómico. Número másico. Aprendizajes posibles Reconocer la estructura atómica, elemento químico y símbolo químico, y desarrollar la representación mental de átomo con materiales concretos. Describir la estructura atómica y explicar la naturaleza eléctricamente neutra del átomo. Definir átomo y partículas subatómicas reconociendo sus características y propiedades. Relacionar elemento químico con su símbolo químico. Comprender la relación entre elemento y suscaracterísticas físicas y químicas propias. Calcular el número atómico, número másico, nº de electrones, protones y neutrones a partir de una información dada. Otras oportunidades de aprendizaje Buscar y sintetizar información. Presentar la información sintética y claramente. Desarrollar la imaginación y la creatividad. Explicar la existencia de la variada cantidad de sustancias químicas en la naturaleza. Concluir la estructura tridimensional y masa del átomo y relacionarla con la estructura tridimensional y masa de la materia.
Criterios de evaluación Reconoce el concepto de átomo y las partículas subatómicas que lo componen. Relaciona átomo y elemento químico con las características físicas y químicas. Identifica los símbolos químicos de los principales elementos químicos. Describe la estructura atómica y las características de las partículas subatómicas. Explica la naturaleza eléctricamente neutra del átomo. Calcula el número atómico, número másico, número de electrones, protones y neutrones a partir de una información dada. Explica la existencia de la variada cantidad de sustancias químicas en la naturaleza. Concluye la estructura tridimensional y masa del átomo. Relaciona la estructura tridimensional con la masa de la materia. PARA EL DOCENTE
Evaluación Formativa Nombre: Curso: Fecha: 1. Utilizando tus conocimientos de la estructura del átomo y su característica de neutralidad eléctrica en la naturaleza, completa la siguiente tabla. Átomo Z A n p+ e Calcio 20 20 Magnesio 24 12 Litio 4 3 Flúor 9 19 Cobre 35 29 PARA EL DOCENTE 2. Completa la siguiente tabla teniendo presente las características de las partículas subatómicas que forman el átomo. Ubicación en el átomo Carga eléctrica (+/-) Contribuye a la masa del átomo (sí/no) Protón Neutrón Electrón 3. Responde a las siguientes preguntas: a) Por qué es necesario refinar el cobre mediante el proceso de lixiviación y electroobtención antes de enviarlo al mercado para su transacción? b) Conociendo el modelo atómico Cómo se explica la cualidad del cobre de conducir la electricidad? Formula una posible explicación.
Características atómicas de los principales elementos Z = nº e- = nº p+ A = nº p+ + nº n nº n = A Z Elemento Símbolo Z A (aprox.) Número de Número de Número de Electrones Protones Neutrones Hidrógeno H 1 1 1 1 0 Helio He 2 4 2 2 2 Litio Li 3 7 3 3 4 Berilio Be 4 9 4 4 5 Boro B 5 11 5 5 6 Carbono C 6 12 6 6 6 Nitrógeno N 7 14 7 7 7 Oxígeno O 8 16 8 8 8 Flúor F 9 19 9 9 10 Neón Ne 10 20 10 10 10 Sodio Na 11 23 11 11 12 Magnesio Mg 12 24 12 12 12 Aluminio Al 13 27 13 13 14 Silicio Si 14 28 14 14 14 Fósforo P 15 31 15 15 16 Azufre S 16 32 16 16 16 Cloro Cl 17 35 17 17 18 Argón Ar 18 40 18 18 22 Potasio K 19 40 19 19 21 Calcio Ca 20 40 20 20 20 Cobre Cu 29 64 29 29 35 MATERIAL COMPLEMENTARIO