Урок. " Як народжуються хіімчні елементи?"

Про матеріал

Інтегрований урок хімії і астрономії. Дозволяє сформувати цілісне уявлення про хіімічні елементи та їх синтез.

Перегляд файлу

ТЕМА. ЯК НАРОДЖУЮТЬСЯ ХІМІЧНІ ЕЛЕМЕНТИ

Освітні цілі:

поглибити знання учнів про атоми і хімічні елементи як складні структурні частинки речовини;
дати уявлення про поширення хімічних елементів у Всесвіті;
сформувати поняття про ядерні реакції як процес утворення хімічних елементів;
сприяти формуванню цілісного світосприйняття.

Тип уроку: інтегрований комбінований урок.

Обладнання: періодична система хімічних елементів, презентація.

Базові поняття та терміни: атоми, молекули, ядро, електрони, протони, нейтрони, хімічний елемент, зірка, ядерна реакція.

Епіграф

…Взрываются, в пространство извергая

Горящие потоки вещества.

Дают начало жизни, погибая

При родах, как живые существа…

И каждый атом в мире бесконечном,

И каждая молекула во мне, –

Всё рождено в том пламени извечном,

В космической бездонной глубине….

Хід уроку

І. Організаційний момент.

ІІ. Мотивація навчальної діяльності.

Учитель. Ви вивчаєте хімію не один рік і добре знаєте що таке атом, хімічний елемент, як побудовані речовини, які в них властивості і багато іншого. А звідки власне беруться атоми? Де і як вони виникають? Що це за таємничі процеси виникнення речовини? Отже давайте спробуємо знайти відповіді на ці питання.

ІІІ. Оголошення теми і мети уроку.

ІV. Актуалізація опорних знань.

«Коло знань» (учні по черзі називають все,

що їм відомо про атом)

Продовжити речення

Хімічний елемент (ХЕ) це…
В природі існує така кількість ХЕ…
Ізотопи це…
Нуклід це…
Нуклідів більше ніж ХЕ, бо…
Радіонуклід це…
Ядерна реакція це…

Проблема

Що шукали алхіміки?
Чи можливе перетворення одних ХЕ в інші?
В яких умовах цей процес можливий?
Де в природі є такі умови?

(Учні дають відповіді про перетворення ХЕ в умовах ядерної реакції)

V. Основна частина уроку

Учитель. Для того, щоб відповісти на питання про те, як виникають атоми у природі нам потрібно підняти очі до неба. Так, відповідь саме там. І ми з вами звернемося до астрономічних знань.

(Презентація про будову зірок, та етапи їхнього життя)

Процес утворення хімічних елементів у Всесвіті нерозривно пов'язаний з еволюцією Всесвіту. Перші атоми хімічних елементів, що знаходяться на початку таблиці Д. І. Менделєєва (водень, дейтерій, гелій), почали утворюватися у Всесвіті ще до виникнення зірок першого покоління. Саме в зірках, їх надрах, розігрітих до мільярдів градусів і синтезуються ядра хімічних елементів, наступних за гелієм. Враховуючи значення зірок як джерел, генераторів хімічних елементів, розглянемо деякі етапи зоряної еволюції. Без розуміння механізмів зореутворення і еволюції зірок неможливо уявити процес утворення важких елементів, без яких, у кінцевому рахунку, не виникла б життя. Без зірок у Всесвіті так би вічно і існувала воднево-гелієва плазма, в якій організація життя, очевидно, неможлива (на сучасному рівні розуміння цього явища).

Зірка – це величезний ядерний реактор, у якому протікають реакції ядерного синтезу. Напрямок і швидкість процесів залежать від маси зірки.

Схема розвитку зір

І. Етап

Утворення ядра зорі ( t = 10 млн. К )

світність і тривалість життя

залежить від її m

Н → Не

ІІ. Етап

Вичерпується Н

зоря роздувається, t зростає

ЧЕРВОНИЙ Г І Г А Н Т

Н, Не → С, О, N… →… до Fe

колапс

ІІІ. Етап Fe і важкі метали

˂ 1,4 ˃ 2,5

маси Сонця маси Сонця

1,4 - 2,5

маси Сонця

Білий карлик Чорна діра

Пульсар

(нейтронна зоря)

Учитель. Саме при вибухах наднових зір відбувається утворення елементів важче заліза, для яких потрібні надзвичайно щільні потоки частинок високої енергії, щоб були досить вірогідні багаточастинкові зіткнення. Все матеріальне в цьому світі є нащадками наднових, в тому числі і люди, оскільки атоми, з яких ми складаємося, виникли колись при вибухах наднових.

Таким чином, зірки є не лише потужним джерелом енергії високої якості, розсіювання якої сприяє виникненню складних структур, які включають і життя, але і реакторами, в яких утворюються всі хімічні елементи, вся таблиця Менделєєва - необхідний матеріал для цих структур.

Вибух зірки викидає в простір величезну кількість різноманітних елементів важчих за Гідроген і Гелій, які змішуються з галактичним газом. За час життя Всесвіту закінчили своє життя міліарди зірок. Усі зірки типу Сонця і більш масивні, що виникли з первинного газу, вже пройшли свій життєвий шлях. Так що зараз Сонце і йому подібні зірки - це зірки другого покоління (а може бути, і третього), істотно збагачені важкими елементами. Без такого збагачення навряд чи біля них могли б виникнути планети земного типу і життя.

Найпоширенішими елементами Всесвіту дотепер залишаються Гідроген і Гелій, бо вони виникли першими. Синтез всіх інших елементів триває, він відбувається у всіх діючих зірках. Всього в природі існують 92 хімічних елемента, відносний вміст деяких із них відображено у таблиці.

Поширеність деяких хімічних елементів у Всесвіті:

ХЕ	*Відносний вміст атомів*	ХЕ	*Відносний вміст атомів*
Гідроген Гелій Літій Карбон Нітроген Оксиген Неон	10 000 000 1 400 000 0,003 3 000 910 6 800 2 800	Натрій Магній Алюміній Фосфор Калій Аргон Кальцій Ферум	17 290 19 3 0,8 42 17 80

Учитель. Отже, субатомні частинки і самі атоми – це продукт еволюції матеріального світу. Всі хімічні елементи виникають під час ядерних реакцій, що відбуваються в надрах та при вибухах нових і наднових зір.

Ця схема ще раз підтверджує, що такий складний природний процес, як утворення хімічних елементів не можливо вивчати в межах однієї науки: хімії, фізики, чи астрономії… І ми зараз іще раз звернемо увагу на місце хімії серед наук про природу.

Природничі науки

Астрономія