Урок "Будова атома: ядро й електронна оболонка"

Тема: Будова атома: ядро й електронна оболонка. Склад атомних ядер. Протонне і нуклонне число.

Мета:

• Формувати компетентності: ключові – вміння спостерігати, аналізувати, робити висновки; здійснювати самоконтроль і самооцінювання, інформаційні – вміння осмислювати й використовувати інформацію з різних джерел (мовлення вчителя, однокласників, зміст підручника), комунікативні – вміння вільно висловлюватися, оптимально використовувати власні знання й сприйняту на уроці інформацію для результативної комунікації; соціальні – вміння продуктивно співпрацювати з однокласниками, вчителем; предметні – сформувати в учнів поняття про радіоактивність, протон, нейтрон та електрон, протонне число, нуклонне число; сформувати в учнів знання про радіоактивність, будову атома, ядро та електронну оболонку, склад атомних ядер, протонне і нуклонне число.

• Розвивати психічні процеси: мовлення, увагу, спостережливість, слухове зосередження на інформації, креативне та логічне мислення, вміння аналізувати та узагальнювати;

• Виховувати: бережливе ставлення до оточуючого середовища, культуру поведінки учнів, повагу до думки іншого.

Тип уроку: комбінований.

Методи і методичні прийоми:

• словесні (розповідь, бесіда з учнями, розповідь з елементами бесіди)

• наочні (демонстрація малюнків будови атома, таблиць, схем)

• практичні (робота з підручником, самостійна робота учнів)

Обладнання і матеріали: підручник, хімічні зошити, періодична система хімічних елементів, малюнки будови атома, таблиці, схеми.

 

Структура уроку:

 

1.Організаційний момент (1хв.)

2.Перевірка домашнього завдання (10хв.)

3.Актуалізація теоретичних знань (3хв.)

4.Мотивація навчально-пізнавальної діяльності(1хв.)

5.Виклад учителем нового матеріалу (22хв.)

6.Узагальненя та закріплення вивченого матеріалу (4хв.)

7.Підсумки уроку (2хв.)

8.Виставлення оцінок та їх мотивація (1хв.)

9.Інструктаж з домашнього завдання (1хв.)

 

Хід уроку:

1.Організаційний момент.

 

2.Перевірка домашнього завдання.

 

Виконання учнями самостійної роботи.

 

3.Актуалізація теоретичних знань.

 

1.Знайдіть у періодичній системі елемент з порядковим номером 11. (Na)

2.Елемент знаходиться у п’ятому періоді, порядковий номер його 47. Знайдіть цей елемент. (Ag)

3.Елемент знаходиться у шостій групі, порядковий номер його 34. Що це за елемент? (Se)

4.Елемент знаходиться у шостому періоді та четвертій групі. Що це за елемент та який у нього порядковий номер? (Pb, 82)

 

4.Мотивація навчально-пізнавальної діяльності.

 

Вам уже відомо, що Д. І. Менделєєв узагальнив великий обсяг знань і відкрив фундаментальний закон природи – періодичний закон. Але рівень тогочасних знань не давав змоги розкрити фізичний зміст періодичного закону, виявити причини періодичної зміни властивостей елементів залежно від зростання їх атомних мас. Це стало можливим лише після з'ясування будови атома.

 

5.Виклад учителем нового матеріалу.

 

1. Дослідження будови атома.

 

Термін «атом» виник ще в античному світі й у перекладі з грецької означає «неподільний».

У науці довго панувала думка, що атоми – найменші частинки речовини і не містять інших, простіших складових частинок. Тому вони неподільні і не можуть перетворюватися на інші атоми. Проте наприкінці XIX ст. фізики експериментально підтвердили складність будови атома. Відкриття рентгенівських променів (1895р.), явища радіоактивності (1896р.), електрона (1897р.) спричинили революцію в природознавстві, зокрема сприяли перегляду уявлень про структуру і властивості речовини, оскільки атом виявився складним утворенням. Саме відкриття радіоактивності відіграло велику роль у встановленні складної природи атома і розкритті його структури.

Антуан Анрі Беккерель (1852—1908) (демонстрація фото). Французький фізик, член Паризької Академії наук (з 1889). Його наукові праці присвячені фотохімії, електрохімії, магнетизму, оптиці, електриці, метеорології. Відкрив разом із подружжям Марії і П'єра Кюрі природну радіоактивність солей Урану, за що був удостоєний Нобелівської премії (1903).

Поняття про радіоактивність.

Досліджуючи солі Урану, французький фізик А. Беккерель виявив, що елемент Уран випромінює невидимі для ока промені, подібні до рентгенівських. Його дослідами зацікавилися інші вчені. Зокрема, Марія Склодовська-Кюрі встановила, що сполуки Торію Th також мають цю здатність. Разом зі своїм чоловіком, французьким фізиком ІГєром Кюрі, вона відкрила два нові елементи, названі за її пропозицією Полонієм Ро (від лат. Роїо-піа – Польща) і Радієм Ra (від лат. radius – промінь), які виявилися значно потужнішими джерелами випромінювання, ніж Уран і Торій. Таку здатність деяких елементів назвали радіоактивністю, а елементи – радіоактивними.

Радіоактивністю називають самодовільний розпад нестійких атомних ядер, який супроводжується радіоактивним випромінюванням.

Вивчаючи природу радіоактивного випромінювання, англійський фізик Ернест Резерфорд (демонстрація фото) установив, що воно неоднорідне: під дією електричного поля поділяється на три пучки, один з яких не змінює свого початкового напрямку, отже, не несе електричного заряду, – це ỳ-промені (електромагнітні хвилі), а два інші – відхиляються у протилежні боки до зарядів електричного поля (мал.20, ст.143 у підручнику). Це ἀ-промені (потік позитивно заряджених частинок з масою атомів елемента Гелію) і β-промені (потік негативно заряджених електронів).

Вчення про радіоактивність підтвердило складність будови атома.

Подальші дослідження вченого були націлені на розкриття будови атома. Пропускаючи α-частинки крізь тоненькі металеві пластинки, він виявив, що більшість з них проникає крізь пластинку, частина відхиляється під певними кутами від заданого їм прямолінійного руху, а частина (приблизно 1/10000) відскакує назад. Оскільки α-частинки заряджені позитивно, то їх поведінку учений пояснював тим, що їм заважають інші позитивно заряджені частинки. Такі результати досліду доводили, що більшість атомного простору не несе позитивного заряду. На цій підставі було зроблено висновок, що атоми складаються з позитивно зарядженої серцевини – ядра – та негативно заряджених електронів, розміщених за його межами.

 

2. Планетарна модель будови атома.

 

Вивчаючи розсіювання а-частинок, які проходять крізь тонкі металеві пластинки, Е. Резерфорд у 1911 р. запропонував схему будови атома, що дістала назву ядерна або планетарна модель атома (демонстрація «Модель будови атома»). Згідно з цією моделлю атом складається з позитивно зарядженого ядра і негативно заряджених електронів, що обертаються навколо ядра коловими або еліптичними орбітами, як планети навколо Сонця, звідси й назва. Позитивний заряд ядра нейтралізується сумарним негативним зарядом електронів, так що атом загалом електронейтральний.

 

3. Подальші досягнення у вивченні будови атома.

 

У 1920 році Е. Резерфорд ввів поняття про позитивно заряджену частинку у складі ядра – протон. Заряд протона за абсолютною величиною дорівнює заряду електрона, але має протилежний знак. Його умовно приймають таким, що дорівнює +1. У 1932 році англійський учений Джеймс Чедвік експериментально виявив у ядрі атома нейтральну частинку – нейтрон, маса якого дорінює масі протона. Радянський вчений Дмитро Іваненко та італієць Етторе Майоран обгрунтували, що нейтрони і протони формують атомне ядро і визначають масу атома.

Таким чином, до складу атома входять: позитивно заряджені протони, негативно заряджені електрони та незаряджені (нейтральні) нейтрони. Протони прийнято позначати  p, нейтрони – n, електрони – e. Всі вони мають надзвичайно малу абсолютну масу, до того ж маса протона приблизно дорівнює масі нейтрона, тоді як маса електрона у 1836 раз менша за масу протона. Інформацію про будову атома та його складові вміщено в таблиці:

 

Будова і складові частинки атома.

Частинка та її розміщення в атомі	Відносна маса (а.о.м.)	Абсолютна маса, кг	Заряд (в одиницях елементарного заряду)
Протон ( p), у ядрі	1	1,627·10-27	+1
Нейтрон ( n), у ядрі	1	1,625·10-27	0
Електрон (е), в електронній оболонці	1/1836	9,109·10-31	-1

 

Незважаючи на те, що ядро має у десятки тисяч разів менші розміри за електронну оболонку, основна маса атома зосереджена саме в ньому. При обчисленні відносної атомної маси елемента масою електронів нехтують.

A = Z + N,

де А – нуклонне число, що показує сумарну кількість протонів та нейтронів;

Z – число протонів; N – число нейтронів.

Як виявилось, порядковий номер елемента у періодичній системі і число протонів у ядрі його атома збігаються. Наприклад, порядковий номер Кальцію дорівнює 20 і ядро атома Кальцію містить 20 протонів.

Число протонів у ядрі, яке збігається з порядковим номером елемента у періодичній системі, називають протонним числом.

А загальна кількість протонів і нейтронів в атомі дістала назву нуклонного числа. Назва протонного числа походить від назви позитивно заряджених частинок протонів, назва нуклонного числа – від латинської назви ядра нуклеус.

Порядковий номер елемента – заряд ядра його атома. Численні експериментальні дослідження англійських учених (Е. Резерфорда, Г. Мозлі, 1917 р.) показали, що заряд ядра атома дорівнює порядковому номеру елемента в періодичній системі.

Так було розкрито фізичний зміст порядкового номера. Він виявився дуже важливою константою, що виражає величину заряду ядра. Оскільки атом загалом електронейтральний, то й число електронів у атомі також дорівнює порядковому номеру елемента. Наприклад, порядковий номер елемента Феруму Fe – 26. Це означає, що заряд ядра його атома +26, а оскільки атом електронейтральний, то й електронів повинно бути 26, сумарний негативний заряд яких становить -26 (заряд електрона – найменший негативний заряд, прийнятий за одиницю).

А як можна визначити склад атомних ядер? Ви знаєте, що протонне число (порядковий номер) елемента відповідає величині заряду ядра його атома, тобто числу протонів. І знаєш відносну атомну масу елемента, яка дорівнює переважно сумі протонів і нейтронів, тому легко обчислити число нейтронів у ядрі. Наприклад, протонне число елемента Калію дорівнює 19. Це означає, що заряд ядра його атома +19, тобто в ядрі міститься 19 протонів. Оскільки відносна атомна маса Калію – 39, то в ядрі його атома міститься 39 - 19 = 20 нейтронів.

Кожний вид атомів, незалежно від того, якому елементу він належить, однозначно описується сумою протонів і нейтронів — нуклонним числом.

 

 

6.Узагальненя та закріплення вивченого матеріалу.

 

А зараз я перевірю як ви засвоїли новий матеріал:

 

1.Протонне число у елемента дорівнює 76. Що це за елемент? Скільки у нього протонів, нейтронів та електронів? (Os, 76р⁺, 114n⁰, 76е^–)

2.У Al протонне число дорівнює 13. Розрахуйте кількість протонів та нейтронів. (13p⁺, 14n⁰)

3.У елемента кількість протонів дорівнює 23, а кількість нейтронів дорівнює 28. Що це за елемент та яке у нього протонне число? (V, 23)

4.У елемента кількість протонів дорівнює 83. Назвіть елемент та скільки у нього нейтронів та електронів? (Bi, 126n⁰, 83е^–)

5.Протонне число Fe дорівнює 26. Cкільки у нього протонів, нейтронів та електронів? (26p⁺, 30n⁰, 26e^–)

6.У елемента кількість протонів дорівнює 78, а кількість нейтронів дорівнює 117. Що це за елемент, яке у нього протонне число? (Pt, 78)

 

7.Підсумки уроку.

 

Таким чином ми з вами з’ясували, що:

 

• До відкриття радіоактивності атом вважався неподільним. З відкриттям цього явища вдалося встановити складну будову атома.

• Атом складається з позитивно зарядженого ядра та негативно заряджених електронів і в цілому є електронейтральною частинкою.

• До складу ядра, крім протонів, входять нейтрони. Нейтрон – це незаряджена частинка з  масою, що приблизно дорівнює масі протона.

• Ядро порівняно з атомом має дуже малі розміри, але в ньому зосереджена основна маса атома.

• Відкриття на межі XIX і XX ст. будови атома та радіоактивності – визначне досягнення науки.

 

8.Виставлення оцінок та їх мотивація.

 

9.Інструктаж з домашнього завдання.

 

1.Вивчити §31.

2.Відповісти на запитання в кінці тексту.

3.Підготуватися до самостійної роботи.