Aprender sobre la estructura atómica ayuda a los estudiantes a comprender cómo y por qué los elementos interactúan con otros (o no) y sus ubicaciones específicas en la tabla periódica.

La tabla periódica permite a los químicos predecir con éxito las propiedades de elementos no descubiertos previamente y continuar sintetizándolos, un concepto importante para un mundo sostenible basado en materiales y tecnología inteligentes.

La mayoría de los estudiantes -y algunos profesores- subestiman la riqueza de conocimientos contenidos en la tabla periódica. Una de mis mejores herramientas didácticas fue colocar una tabla periódica a gran escala en la pared del aula con símbolos químicos, masas y números atómicos dibujados a mano en páginas tamaño A4. Era perfecto para enseñar masa molecular, moles, disposición electrónica, valencia y tendencias periódicas.

La estructura atómica y el ciclo son las materias que proporcionan la base para cualquier especificación de Química de Nivel 3, como lo muestra la asignación del 28% de las calificaciones en el trabajo de Química de Nivel AS de 2022.

Lo que los estudiantes necesitan saber

Los estudiantes deberían poder determinar la cantidad de protones, electrones y neutrones de cualquier átomo, isótopos e iones de cualquier elemento de la tabla periódica. Proporcione aquí atracción nuclear, radios atómicos e iónicos, direcciones de reacción y radios. Enfatizando el papel de las atracciones electrostáticas dentro del átomo para mantener unidas las partículas subatómicas.

Es esencial que los estudiantes comprendan cómo se organizan los electrones en capas, subcapas y orbitales, y el orden en que se llenan los orbitales es esencial. Los efectos del espín de los electrones y la determinación de las disposiciones electrónicas de los metales de transición y qué disposiciones se consideran más estables son ideas fundamentales. Lógicamente, esto conduce a tendencias en las energías de ionización, las afinidades electrónicas y los puntos de fusión y ebullición.

Ideas para tu aula

Antes de introducir el tema de la estructura atómica, piense en trabajar hacia atrás. Mida 64 g de limaduras de cobre en una taza y pregunte:

• ¿Por qué elegiste 64 gramos?
• ¿Cuántos átomos hay en el vaso (inserte la constante de Avogadro)?
• ¿Puedes ahora contar el número de protones, neutrones y electrones en el vaso?

Pida a la clase que dibuje uno de los átomos de cobre para descubrir y eliminar cualquier idea errónea utilizando modelos atómicos y una analogía del sistema solar.

Escribir Configuraciones electrónicas Correctamente, los estudiantes deben ser conscientes de los diferentes niveles de energía de las capas que rodean el núcleo, el número de electrones en cada subnivel y orbital, y el orden en que se llenan.

Cuando necesites pasar a la superposición de los orbitales 4s y 3d, usa la tabla periódica para mostrar a los estudiantes cómo se llenan los electrones 4s antes de que los orbitales 3d estén vacíos. Recuérdeles que los orbitales 3d que contienen electrones tienen menor energía que los orbitales 4s y vienen antes que los orbitales 4s en configuraciones.

Pantalla completa en la ventana emergente

Los orbitales atómicos vacíos se llenan en el mismo orden que la tabla periódica, con el orbital 4s antes que el orbital 3d porque su energía es menor que la del orbital 4s.

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Cuando los electrones comienzan a ocupar el orbital 3d, la energía se vuelve menor que la del orbital 4s. Por lo tanto, al escribir estructuras o configuraciones electrónicas, la ocupación 3D se escribe antes que la ocupación 4S.

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Cuando enseño la tendencia periódica en la energía de ionización, me gusta dar una tabla periódica en blanco y pedirle a la clase que escriba la configuración electrónica de la capa externa de los elementos del Período 3. Una vez terminado, proporciono los valores de los elementos del Período 3 y pida a los estudiantes que comparen la gráfica con la disposición de los electrones y sugieran razones para las diferentes energías.

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