Урок з хімії на тему "Склад атомних ядер ( протони й нейтрони)"

Тема уроку: Будова атома.   Склад атомних ядер ( протони й нейтрони)

  Мета уроку:   продовжити знайомство з періодичною системою хімічних елементів Д. І. Менделєєва;  на основі знань про будову атома розкрити фізичний зміст порядкового номера елемента;  розширити знання учнів про радіоактивність і будову атома;  підвести учнів до сучасного формулювання періодичного закону;  формувати вміння характеризувати хімічні елементи за положенням у періодичній системі хімічних елементів;  обчислювати кількості протонів, нейтронів і електронів у атомі;    забезпечити розвиток розумових здібностей учнів, їхні вміння користуватися прийомами логічного мислення, вміння спостерігати і пояснювати хімічні явища;  розвивати екологічне мислення;  фор­мувати екологічну культуру та мислення учнів;  формувати уявлення про матеріальну єдність світу й можливість його пізнання. Виховна мета:  виховувати наполегливість, працьовитість, самостійність;  плекати в учнів інтерес до вивчення хімії як цікавої теоретичної, експериментальної і прикладної науки;  виховувати в учнів творчий тип мислення;  зацікавити учнів у вивченні даного предмету, використовуючи приклади із життя.                               

 Тип уроку:  урок засвоєння нових знань     

                                                   Хід уроку

1. Організаційний етап.    
2.      II. Перевірка домашнього завдання
3.        III. Актуалізація опорних знань.     
4.   Фронтальна бесіда: 1). Що називається періодом? Що мають спільного й чим відрізняються великі періоди від малих? (Період – це горизонтальний ряд хімічних елементів, розташованих в порядку зростання їх атомних мас, який починається лужним елементом і закінчується інертним елементом. Як малі, так і великі періоди складаються з рядів, проте малі періоди складаються з одного ряду, а великі – з 2-х). 2). Що називається групою? ( Група – це вертикальний стовпчик хімічних елементів, які об’єднані подібними хімічними властивостями). 3). Яким чином змінюються властивості хімічних елементів в межах періоду? ( В межах періоду властивості елементів змінюються від металічних через амфотерні до неметалічних. При чому зміна властивостей в межах малих періодів спостерігається швидше, ніж в межах великих.) 4). Яким чином змінюються властивості хімічних елементів в межах групи? ( В межах групи при русі згори донизу металічні властивості посилюються, а неметалічні послаблюються). Під час фронтальної бесіди планується використання таблиці «Періодична система хімічних елементів Д. І. Менделєєва» в якості унаочнення.       
5.              Вивчення нового матеріалу. А тепер мені хтось нагадає, як читається періодичний закон Д. І. Менделєєва…..Дякую. А сьогодні цей закон ми розглянемо з точки зору будови атома. а). Дослідження будови атома. Термін «атом» виник ще в античному світі й у перекладі з грецької означає «неподільний». Тривалий час у науці панувала думка, що атом не підлягає подальшому поділу на частинки. Під час хімічних реакцій дійсно нові атоми не утворюються, а переходять зі складу одних речовин до складу інших. Але це не поширюється на таке явище як радіоактивність. Радіоактивністю називають самодовільний розпад нестійких атомних ядер, який супроводжується радіоактивним випромінюванням. Промінь латинською мовою означає «радіус». Тому фізик і хімік Марія Склодовська – Кюрі запропонувала назвати речовини, що випромінюють невидимі промені, радіоактивними, а саме випромінювання – радіоактиним. Вперше це явище виявив у 1896 році французький фізик Анрі Беккерель, працюючи з урановими рудами. Учений виявив, що шматочок уранової руди випромінював невідомі на той час невидимі оком промені, від яких чорний папір фотоплівку не захищав. Загорнута у нього фотоплівка була надійно захищена від сонячних променів, але засвічувалась, якщо на папір клали шматочок уранової руди.  Так було виялено радіоактивні властивості Урану. Ернест Резерфорд встановив, що у магнітному чи електричному полі радіоактивне випромінювання розділяється на три пучки, як показано на мал. 20 (с. 143 [5]), мал. 10 (с. 120 [6].  Ці промені були названі першими буквами грецького алафавіту α- (альфа),β- (бета),γ- (гама) променями.  α- промені виявились потоком позитивно заряджених частинок з масою атома Гелію, β- промені – потоком негативно заряджених електронів, γ- промені – потоком настільки коротких хвиль, що, на відміну від світлових, вони є невидимими. Випромінювання характеризується йонізуючою можливістю проникнення (визначається шляхом, який частинка може пройти в речовині до остаточної зупинки).  α- частинка – на 1см2 утворюється 25 тис. пар йонів, довжина шляху – 2-3 см і зупиняється. (може захистити картон).  β- частинка – на 1 см2 утворюється 100 тис. пар йонів, довжина шляху – кілька метрів ( може захистити цегляна стіна).  γ- частинка – найбільша можливість випромінювання й довжина пробігу (можуть захистити двометрові стіни, свинець). Умови випромінювання Доза Ефект Хронічне: упродовж кількох років 50 Бер Хронічна променева хвороба (катаракта – захворювання очей) Гостре одноразове 100 Бер Гостра променева хвороба Гостре одноразове ≥ 450 Бер Смерть ГДД для людей: 0,1 Бер на рік. Норми для продуктів харчування: 50 – 100 Бк на 1 кг (кількість атомів, що розпадаються за одиницю часу). Подальші дослідження вченого були націлені на розкриття будови атома. Пропускаючи α- частинки крізь тоненьки 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. б). Планетарна модель будови атома. З відкриттям частинок, що входять до складу атома, постало питання про те, як ці частинки розміщені та пов’язані між собою в атомі. Е. Резерфорд запропонував модель будови атома, згідно з якою в центрі атома розміщено щільне ядро невеликих (порівняно з розмірами всього атома) розмірів, навколо якого бузупинно рухаються електрони. Запропонована Резерфордом (1909-1911р.р.) модель атома дістала назву ядерної, або планетарної. Відповідно до планетарної моделі атом складається з позитивно зарядженого ядра й негативно заряджених електронів, які рухаються навколо ядра коловими або еліптичними орбітами, як планети навколо Сонця. Заряд електрона – найменший із усіх відомих зарядів, його умовно прийнято таким, що дорівнює -1. Негативні заряди електронів урівноважуються позитивним зарядом ядра, а тому в цілому атом залишається незарядженим.       в). 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 (с. 144, [5]), (с. 124 [6]). 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 (Учнями повторюється почуте про будову ядра за допомогою плакату “Модель будови атома”) 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 атомої 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. г). Фізичний зміст порядкового номера і сучасне формулювання періодичного закону. Всі хімічні елементи розміщені у періодичній системі за порядком зростання заряду ядер їх атомів. Тобто, порядковий номер елемента у періодичній системі вказує на таку його важливу характеристику, як величина заряду ядра атома. А оскільки позитивний заряд ядра урівноважується негативним зарядом електронів, що входить до складу електронної оболонки атома, то порядковий номер елемента вказує також на число електронів в атомі. Завдяки дослідженням фізиків було сформульовано сучасне визначення періодичного закону: Властивості елементів, а також уторених ними сполук перебувають у періодичній залежності від величини зарядів ядер їх атомів. У цьому полягає фізична суть періодичного закону.       д) Стан електронів в атомі. Планетарна модель будови атома не пояснювала характер розподілу електронів у навколоядерному просторі, що дістав назву електронної оболонки атома. Відповідно до цієї моделі електрони під час обертання навколо ядра мали б втрачати енергію і з часом падати на ядро, чого в дійсності не спостерігається.Сучасна модель атома (орбітальна або квантово-механічна), зберігши уявлення про те, що в центрі атома перебуває позитивно заряджене ядро, не тільки математично описує рух електрона в атомі, а й дає наочне уявлення про будову електронної оболонки атома. Рух електрона в атомі не можна описати певною траєкторією, а можна лише розглядати деякий об’єм простору, в якому перебуває електрон. Ймовірність перебування електрона в ядрі дорівнює нулю. В міру віддалення від ядра вона швидко зростає й на деякій відстані від ядра досягає максимуму, після чого поступово зменшується. Було введено припущення про атомну орбіталь. 
6. Домашнє завдання та підбиття підсумків уроку.