Строение атома задания 11 класс: Строение атома | Учебно-методический материал по химии (11 класс) на тему:

Содержание

Урок 24. строение атома. опыты резерфорда — Физика — 11 класс

Физика, 11 класс

Урок №24. Строение атома. Опыты Резерфорда

На уроке рассматриваются: понятия атомное ядро, опыты Резерфорда, планетарная модель строения атома; сравниваются модели атома Томсона и Резерфорда, даны некоторые сведения о фактах, подтверждающих сложное строение атома, о работах учёных по созданию модели строения атома.

Атомное ядро — тело малых размеров, в котором сконцентрирована почти вся масса и весь положительный заряд атома.

Размеры ядра: диаметр порядка 10-12—10-13 см (у разных ядер диаметры различны).

Размер атома: примерно 10-8 см, т. е. от 10 до 100 тысяч раз превышает размеры ядра.

Планетарная модель атома Резерфорда: в целом атом нейтрален, в центре атома расположено положительно заряжённое ядро, в котором сосредоточена почти вся масса атома, электроны движутся по орбитам вокруг ядра, заряд ядра, как и число электронов в атоме, равен порядковому номеру элемента в периодической системе Д.И.Менделеева.

Ядро атома водорода названо протоном и рассматривается как элементарная частица.

Ядро атома водорода имеет положительный заряд, равный по модулю заряду электрона, и массу, примерно в 1836,1 раза больше массы электрона.

Частота излучений атома водорода составляет ряд серий: серия Бальмера, серия Лаймана, серия Пашена и другие, каждая из которых образуется в процессе перехода атома в одно из энергетических состояний.

Обязательная литература по теме урока:

  1. Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б., Сотский Н.Н. Физика.11 класс. Учебник для общеобразовательных организаций М.: Просвещение, 2017. – С. 279 – 283.
  2. Степанова Г.Н. (сост.) Сборник задач по физике для 10-11 классов общеобразовательных учреждений.5-е изд., доп. — М.: «Просвещение», 1999 — С. 221-222
  3. Анциферов Л.И., Физика: электродинамика и квантовая физика. 11кл. Учебник для общеобразовательных учреждений. – М.: Мнемозина, 2001. – С. 270-274.
  4. Рымкевич А.П. Физика. Задачник. 10-11 классы. – М.: Дрофа, 2013. — С. 155 – 156.
  5. Кикоин А. К. За пределы таблицы //Квант. — 1991. — № 1. — С. 38,39,42-44

Основное содержание урока

Долгое время, физика накапливала факты о свойстве вещества для полного представления о строении атома. И только в XIX веке изучение атомического строения вещества существенно сдвинулось с точки покоя.

Большую роль в развитии атомистической теории сыграл выдающийся русский химик Дмитрий Иванович Менделеев, разработавший в 1869 году периодическую систему элементов, в которой впервые был поставлен вопрос о единой природе атомов.

Важным свидетельством сложной структуры атомов явились исследования спектров, излучаемые веществом, которые привели к открытию линейчатых спектров атомов. В начале XIX века в излучении атома водорода были открыты спектральные линии в видимой части спектра.

Идеи электронной структуры атома теоретически и гипотетически формулировались учёными. В 1896 году Хендрик Лоренц создал электронную теорию о том, что электроны являются частью атома. Эту гипотезу в 1897 году подтвердили эксперименты Джозефа Джона Томсона. Им был сформулирован вывод о том, что существуют частицы с наименьшим отрицательным зарядом — электроны и они являются частью атомов.

По мысли Томсона, положительный заряд занимает весь объём атома и распределён он в этом сферическом объёме равномерно. У более сложных атомов в положительно заряжённом шаре есть несколько электронов, так что атом подобен кексу, в котором роль изюма играют электроны. Распространённый термин этой модели — «Пудинг с изюмом» или «Булочка с изюмом».

Таким образом, к началу XX века учёные сделали вывод о том, что атомы материи имеют сложную внутреннюю структуру. Они являются электрически нейтральными системами, а носителями отрицательного заряда атомов являются лёгкие электроны, масса которых составляет лишь малую долю массы атомов. Однако модель атома Томсона находилась в полном противоречии с экспериментами по изучению распределения положительных зарядов.

Электрон – наименьшая электроотрицательная заряжённая элементарная частица

Масса покоя электрона me = 9,1·10-31кг;

— отношение заряда электрона к его массе.

Немецкий физик Филипп фон Ленард в 1903 году проводил опыты, в которых пучок быстрых электронов легко проходил через тонкую металлическую фольгу. На основании этого Ленард предположил, что атом состоит из нейтральных частиц или нейтральных дуплетов с совмещённым положительным и отрицательным зарядами, рассредоточенными в атоме, где большая площадь представляет собой пустоту.

В 1904 году японский физик Хентаро Нагаока выдвинул гипотезу о том, что атом состоит из тяжелого положительно заряженного ядра, окруженного кольцами из большого числа электронов, колебания которых и являются причиной испускания атомных спектров, по аналогии с теорией устойчивости колец Сатурна.

Но в физике уже более 200 лет существует главное правило: окончательный выбор между гипотезами может быть сделан только на основе опыта. Эксперименты, проведенные в первый раз Эрнестом Резерфордом, сыграли решающую роль в понимании структуры атома.

30.08.1871 г. – 19.10.1937 г.

Эрнест Резерфорд

Британский физик новозеландского происхождения

Лауреат Нобелевской премии по химии 1908 года

Для экспериментального изучения распределения положительного заряда, а значит, и массы внутри атома Эрнест Резерфорд в 1906 г. предложил применить зондирование атома α-частицами, скорость которых составляет 1/15 скорости света.

Эти частицы возникают при распаде, например, радия и некоторых других радиоактивных элементов. Сами же α-частицы – это ионизированные атомы гелия, положительный заряд гелия в два раза больше заряда электрона +2He. Этими частицами Резерфорд бомбардировал атомы тяжёлых элементов (золото, медь и др.). Если бы электроны были равномерно распределены по всему объёму атома (по модели атома Томсона), электроны не могли бы заметно изменять траекторию α –частиц, так как размеры и масса электронов в 8000 раз меньше массы α-частиц. Точно так же камушек в несколько десятков граммов при столкновении с автомобилем не может изменить его скорость.

Изменение направления движения α-частиц может вызвать только массивная часть атома, при этом положительно заряжённая. Весь прибор размещался в сосуде, из которого был откачан воздух. Радиоактивный препарат, помещался внутри свинцового цилиндра, вдоль которого был высверлен узкий канал. Пучок α -частиц из канала падал на тонкую фольгу из тяжёлого металла. После рассеяния α-частицы попадали на полупрозрачный экран, покрытый сульфидом цинка. Столкновение каждой частицы с экраном сопровождалось сцинтилляцией (вспышкой света), которую можно было наблюдать в микроскоп.

Чтобы обнаружить отклонение α-частиц на большие углы Резерфорд окружил фольгу экранами. Сотрудники Резерфорда вели счёт α-частиц, попадающих в регистрирующее устройство при отклонении их на от первоначального направления на определённый угол φ (фи). Данные из серии опытов, за определённый период времени, приведены в таблице:

Угол отклонения α-частиц φ, °

15

60

105

150

180

Число частиц N

132000

477

70

33

1-3

Отсюда можно сделать вывод: такое поведение α-частиц возможно только в том случае, если они упруго взаимодействуют с массивным положительно заряжённым телом малых по сравнению с атомом размеров.

Позднее Резерфорд признался, что, предложив своим ученикам провести эксперимент по наблюдению за рассеянием α-частиц, он сам не верил в положительный результат. Он сравнил такой эффект с 15-дюймовым снарядом, как если бы его выстрелили в кусок тонкой бумаги, а снаряд возвратился бы и нанёс обратный удар.

Резерфорд понял, что α-частица могла быть отброшена назад лишь в том случае, если положительный заряд атома и его масса сконцентрированы в очень малой области пространства. Так Резерфорд пришел к мысли о существовании атомного ядра.

Подсчитывая число α-частиц, рассеянных на различные углы, Резерфорд смог оценить размеры ядра. Оказалось, что ядро имеет диаметр порядка 10-12—10-13 см (у разных ядер диаметры различны). Размер же самого атома 10-8 см, то есть от 10 до 100 тысяч раз превышает размеры ядра. Впоследствии удалось определить и заряд ядра.

Планетарная модель атома Резерфорда: в целом атом нейтрален, в центре атома расположено положительно заряженное ядро, в котором сосредоточена почти вся масса атома. Число внутриатомных электронов, как и заряд ядра, равны порядковому номеру элемента в периодической системе Д. И. Менделеева.

Электроны движутся вокруг ядра, подобно тому как планеты обращаются вокруг Солнца.

Такой характер движения электронов определяется действием кулоновских сил притяжения со стороны ядра.

Закон Кулона:

qα — заряд α-частицы;

q — положительный заряд атома;

r — его радиус;

— коэффициент пропорциональности.

Ядро атома водорода имеет положительный заряд, который по модулю равен заряду электрона, и массу, примерно в 1836,1 раза больше массы электрона.

Размер атома водорода — это радиус орбиты его электрона

Простая и наглядная планетарная модель атома имеет прямое экспериментальное обоснование. Она кажется совершенно необходимой для объяснения опытов по рассеиванию α-частиц. Но на основе этой модели нельзя объяснить факт существования атома, его устойчивость. Ведь движение электронов по орбитам происходит с ускорением. Ускоренно движущийся заряд должен излучать электромагнитные волны с частотой, равной частоте его обращения вокруг ядра. Электроны должны приближаться к ядру, подобно тому как спутник приближается к Земле при торможении в верхних слоях атмосферы. Атом должен прекратить свое существование. В действительности ничего подобного не происходит. Атомы устойчивы и в невозбужденном состоянии могут существовать неограниченно долго, совершенно не излучая электромагнитные волны

В начале XX века было уже известно, что вещество излучает свет конкретных длин волн в определенных, очень узких спектральных интервалах — спектральных линиях, все линии имеют конечную длину.

Линейчатые спектры дают все вещества в газообразном атомарном (но не молекулярном состоянии). Классическим примером линейчатого спектра является спектр атома водорода.

Швейцарский физик и математикИоганн Якоб Бальмер определил, что в видимой части спектра атома водорода имеются четыре линии, соответствующие длинам волн: λ1 = 434 нм; λ

2 = 486 нм; λ3 = 410 нм; λ4 = 656 нм

Частота излучений атома водорода составляет ряд серий, каждая из которых образуется в процессе перехода атома в одно из энергетических состояний, переходов электрона с верхних энергетических уровней на нижние уровни.

На рисунке можно увидеть переходы электрона на другой энергетический уровень, частоты излучения которого находятся в видимой области спектра.

Серию уровней назвали в честь швейцарского учителя Иоганна Бальмера, который ещё в 1885 году основываясь на результатах экспериментов вывел формулу для определения частот видимой части спектра водорода:

где Z – число протонов в атоме или порядковый номер в периодической таблице Менделеева;

n и m (целое число – 1, 2, 3, 4, 5, и так далее) — энергетические уровни, где m > n.

В этой формуле v — не частота, которая измеряется в с-1, а волновое число, которое равно обратному значению длины волны 1/λ и которое измеряется в м-1.

R — это постоянная Ридберга (для данного вещества), которая определена из спектральных данных, учитывая, что скорость распространения видимого излучения составляет:

Не согласующийся с опытом вывод о неизбежной гибели атома вследствие потери энергии на излучение — это результат применения законов классической физики к явлениям, происходящим внутри атома. Отсюда следует, что к таким явлениям законы классической физики неприменимы. Все выводы об устойчивости атома и спектре, которые излучает атом будут подтверждены Нильсом Бором в 1913 году.

Рассмотрим задачи тренировочного блока урока.

1. Формула Бальмера – Ридберга для водорода приводится в виде:

Коэффициент RH носит название постоянной Ридберга для водорода и его можно вычислить из данной формулы. Полученный результат равен _______·107 м-1, если известно, что при переходе атома водорода из четвёртого энергетического состояния во второе происходит излучение с длиной волны 486,13 нм.

Дано:

m = 4

n = 2

RH — ?

Решение:

Постоянная Ридберга для водорода:

Выведем постоянную Ридберга RH из формулы Бальмера – Ридберга:

Подставим известные значения в формулу:

Ответ:

2. Рассчитайте на какое наименьшее расстояние α-частица может приблизиться к ядру атома золота, двигаясь по прямой, проходящей через центр ядра. Масса α-частицы, её заряд, скорость движения и заряд ядра золота приведены в таблице:

Масса α-частицы, кг

Заряд α-частицы, Кл

Скорость движения α-частицы, м/с

Заряд ядра золота, Кл

Расстояние сближения, м

6,6·10-27

3,2·10-19

1,9·107

1,3·10-17

?

По закону сохранения энергии максимальная кинетическая энергия α-частицы будет равна максимальной потенциальной энергии взаимодействия частицы с ядром атома золота:

Потенциальная энергия кулоновского взаимодействия зарядов.

Для определения наименьшего расстояния между α-частицей и ядра атома золота используем формулу взаимодействия заряжённых частиц — закон Кулона:

— коэффициент пропорциональности.

Чтобы определить силу взаимодействия зарядов на кратчайшем расстоянии, запишем II закон Ньютона, устанавливающий зависимость силы от ускорения, для движения тела движущегося по окружности с центростремительным ускорением:

Приравняем выражения для силы взаимодействия двух точечных зарядов:

Отсюда выразим расстояние сближения двух зарядов, считая его радиусом от центра ядра золота до точки сближения с α-частицей:

Подставим числовые значения в полученную формулу:

Ответ:

Масса α-частицы, кг

Заряд α-частицы, Кл

Скорость движения α-частицы, м/с

Заряд ядра золота, Кл

Расстояние сближения, м

6,6·10-27

3,2·10-19

1,9·107

1,3·10-17

3,1·10-14

Строение атома, 11 класс — презентация онлайн

Строение атома
Химия, 11 класс
Домашнее задание: профильный
учебник, параграфы 1 и 2, вспомнить,
как записывать схему строения атома,
электронную и графическую формулу.
Атом –
Химический элемент –
Доказательства сложности строения атома:
— Открытие рентгеновских лучей
— Открытие радиоактивности
— Открытие «катодных лучей» (электронов)
— Изучение явления радиоактивности
Модели строения атома
• Пудинг с изюмом (1902-04 гг) Кельвин,
Томсон)
• Планетарная (1907-13 гг) Резерфорда-Бора
• Модель Бора-Зоммерфельда (1913 г)
• Квантово-механическая модель,
опирающаяся на протонно-нейтронную
теорию ядра (совр.) Шредингер,
Гейзенберг, Бор и др.
Модель Резерфорда
Схема строения атома
Современные представления о делимости нуклонов
Основные
характеристики протонов, нейтронов и электронов
Среднее значение относительной атомной
массы с учетом распространенности изотопов
Обратите внимание! При решении задач ЕГЭ среднее значение
относительной атомной массы всех атомов, кроме хлора, округляется до
целого по правилам математики. Среднее значение относительной
атомной массы атома хлора в ЕГЭ принято считать равным 35,5.
Порядковый номер химического элемента в
Периодической таблице –
Массовое число –
Номер периода –
Номер группы для элементов главных и побочных
подгрупп Для чего можно использовать эти данные?
Составим схему строения атома одного из элементов малых
периодов, например, серы.
Чего следует ожидать при изменении
числа элементарных частиц в атоме?
Изменение числа протонов- появление нового элемента.
Изменение числа нейтронов – появление изотопов одного и того
же элемента.
Изменение числа электронов – образование положительных или
отрицательных ионов из атомов этого элемента.
Нуклиды
Массовое число
одинаковое, заряд и
число нейтронов
различны
изобары
заряд одинаков,
массовое число и
число нейтронов
различны
изотопы
число нейтронов
одинаковое, заряд и
массовое число
различны
изотоны
Изотопы водорода
Попробуйте ответить на вопросы:
1. У изотопов одного элемента массовое число одинаковое
или разное?
2. У изотопов одного элемента число протонов одинаковое
или разное?
1. У изотопов одного химического элемента массовое
число всегда разное, т.к. массовое число складывается
из числа протонов и нейтронов. А у изотопов
различается число нейтронов.
2. У изотопов одного элемента число протонов всегда
одинаковое, т.к. число протонов характеризует
химический элемент.
3. Определите количество нейтронов, протонов и
электронов в изотопе брома-81.
4. Определите число нейтронов в изотопе хлора-37.
3. Массовое число изотопа брома-81 равно 81.
Атомный номер = заряд ядра брома = число протонов в
ядре = 35. Вычитаем из массового числа число
протонов, получаем 81-35=46 нейтронов.
4. Массовое число изотопа хлора равно 37. Атомный
номер, заряд ядра и число протонов в ядре равно 17.
Получаем число нейтронов = 37-17 =20.
Электронное облако –
Электронная орбиталь –
Формы электронных орбиталей —
Варианты расположения орбиталей в пространстве
Сводная таблица
Принцип минимума энергии. Электроны заполняют сначала
орбитали с наименьшей энергией. Энергия атомной орбитали
эквивалентна сумме главного и орбитального квантовых
чисел: n + l. Если сумма одинаковая, то заполняется первой та
орбиталь, у которой меньше главное квантовое число n.
Энергетическая диаграмма атома углерода
Электронная формула
С +6
1s22s22p2
Электронные формулы элементов первых четырех
периодов
H +1
1s1
1s
He +2
1s2
1s
Li +3
1s22s1
1s
2s
Be +4
1s22s2
1s
2s
B +5
1s22s22p1 1s
2s
C +6
1s22s22p2 1s
2s
2p
2p
Ne +10
1s22s22p6
1s
2s
Na+11 1s22s22p63s1 1s
2p
2s
2p
3s
У неона завершено заполнение второго
энергетического уровня.
У натрия начинается заполнение третьего
энергетического уровня.
От натрия до аргона заполнение 3-го уровня
происходит в том же порядке, что и заполнение
2-го энергетического уровня.
А вот начиная с 19-го элемента, калия,
заполняется не 3d-орбиталь, а 4s. Заполнение
энергетических
уровней
и
подуровней
электронами происходит по энергетическому
ряду орбиталей, а не по порядку.
Таким образом, формула калия:
K +19 1s22s22p63s23p64s1
1s
2s
2p
3s
3p
4s
У кальция 4s-подуровень заполнен:
Ca +20 1s22s22p63s23p64s2
1s
2s
2p
3s
3p
4s
У элемента 21, скандия, согласно энергетическому ряду
орбиталей, начинается заполнение 3d-подуровня:
Sc +21 1s22s22p63s23p63d14s2
3d
4s
Дальнейшее заполнение 3d-подуровня происходит согласно
квантовым правилам, от титана до ванадия.
Однако, у хрома порядок заполнения орбиталей нарушается.
Электронная конфигурация хрома такая:
Cr +24 [Ar]3d54s1
[Ar] 3d
4s
Этот эффект так и называется —провал или проскок
электрона. И наблюдается он, когда d-орбиталь
недозаполнена на 1 электрон (по одному электрону в ячейке
или по два).
Основное и возбужденное состояние атома бора
B +5 1s22s22p1
1s
2s
2p
B* +5 1s22s12p2
1s
2s
2p
Электронные формулы ионов
Если атом отдаёт электроны, то общий заряд образовавшейся
частицы будет положительный (вспомним, что число протонов в
атоме равно числу электронов, а при отдаче электронов число
протонов будет больше числа электронов). Положительно
заряженные ионы — это катионы. Например: катион натрия
образуется так:
Na +11 1s22s22p63s1 -1е = Na+ +11 1s22s22p63s0
Если атом принимает электроны, то
приобретает отрицательный заряд. Отрицательно заряженные
частицы — это анионы. Например, анион хлора образуется так:
Cl +17 1s22s22p63s23p5 +1e = Cl— +17 1s22s22p63s23p6
Таким образом, электронные формулы ионов можно
получить добавив или отняв электроны у атома. Обратите
внимание, при образовании катионов электроны уходят
с внешнего энергетического уровня. При образовании анионов
электроны приходят на внешний энергетический уровень.
В некоторых случаях совершенно разные атомы
образуют ионы с одинаковой электронной
конфигурацией. Частицы с одинаковой электронной
конфигурацией и одинаковым числом электронов
называют изоэлектронными частицами.
Например, ионы Na+ и F—.
Электронная формула катиона натрия:
Na+ 1s22s22p6, всего 10 электронов.
Электронная формула аниона фтора:
F— 1s22s22p6, всего 10 электронов.
Таким образом, ионы Na+ и F— — изоэлектронные.
Также они изоэлектронны атому аргона.

Методическая разработка урока химии по теме «Основные сведения о строении атома» для 11 класса

Учитель: Тирская Анна Михайловна

Тема урока: Основные сведения о строение атома.

Цели урока: Познакомиться с историей развития представлений о строении атома, моделями атома, доказательствами сложности строения атома. Рассмотреть строение ядра и электронные конфигурации атома.

Задачи:

образовательные: знакомство с историей развития представлений о строении атомов, открытия и доказательства сложности строения атома на основе межпредметных связей с физикой; повторение умения составлять электронные и электронно-графические формулы атомов.

развивающие: совершенствование умения краткого изложения полученной информации, выбора из сказанного главного; формирование умения анализировать, выявлять причинно-следственные связи, оценивать свои знания.

воспитательные: развитие умения работать в коллективе.

Ход урока:

  1. Организационный момент. Инструктаж по технике безопасности в кабинете химии (повторный вводный).

  2. Введение в тему урока:

Развитие представлений о строении атома.

Понятие атом (греч. «atomos» – неделимый) ввел Демокрит. У Демокрита атомы выступают в роли первоначала. Они неделимы, различаются по величине, весу, форме и находятся в вечном движении. После Демокрита учение об атомах было на много веков забыто. Возродил атомистическую теорию английский физик и химик Джон Дальтон. Он основывался на открытых в то время законах химии и экспериментальных данных о строении вещества. Таким образом, установил, что атомы одного элемента имеют одинаковые свойства, а разных элементов – различаются по свойствам. Дальтон ввел важную характеристику атома – атомную массу и для очень многих элементов были установлены ее относительные значения. В своем атомно-молекулярном учении Дальтон дает характеристику атому: «Атом неделим, вечен и неразрушим».

Атом делим, это доказали следующие экспериментальные открытия, сделанные в науке на рубеже конца 19-начала 20 века.

  1. В 1897 году Крукс открыл катодные лучи, представляющие собой поток электронов в вакуумной трубке, содержащей катод и анод. Английский физик Джозеф Томпсон назвал частицы катодных лучей электронами.

  2. Русский ученый Столетов открыл явление фотоэффекта – испускания металлом электронов под действием падающего на него света.

  3. Значимым стало открытие Рентгеном «Х»-лучей, позже названных рентгеновскими в честь ученого. Эти лучи представляют собой электромагнитное излучение подобное свету с гораздо более высокой частотой, испускаемой при действии на них катодных лучей.

  4. Большой вклад в развитие представлений об элементарных частицах внесли французский физик Антуан Анри Беккерель и супруги Кюри, открыв явление радиоактивности. Радиоактивность – это явление самопроизвольного превращения одного химического элемента в другой, сопровождаемое испусканием электронов или других частиц и рентгеновского излучения.

Эти экспериментальные данные свидетельствуют о том, что атом – сложноустроенная система.

Модели атома.

Одной из первых моделей строения атома явилась модель английского физика Джозефа Томсона, предложенная им в в1904 г. – так называемый «пудинг с изюмом»: атом представляет собой сферу положительного электричества с вкрапленными электронами.

Для проверки этой модели в 1899-1911 гг. английский физик Эрнест Резерфорд провел опытные исследования и сформулировал планетарную (ядерную) теорию строения атома. Согласно этой модели, в центре атома находится очень маленькое ядро, размеры которого приблизительно в 100’000 раз меньше размеров самого атома. В ядре сосредоточена практически вся масса атома. Оно имеет положительный заряд. Вокруг ядра движутся электроны, заряженные отрицательно. Их число определяется зарядом ядра.

Однако такая модель имела свои недостатки:

1. Резерфорд не смог объяснить устойчивости атома. Двигаясь вокруг ядра, электрон расходует энергию и в какой-то момент, израсходовав ее всю, он должен остановиться – упасть на ядро, что равносильно гибели атома. Но на самом деле атомы – структуры довольно стабильные.

2. Резерфорд не смог объяснить линейный характер атомных спектров. Согласно его модели, электрон должен излучать энергию постоянно и поэтому атомный спектр должен быть сплошным, но экспериментальные данные доказывали обратное: спектр не сплошной, а прерывистый. Это означает, что электрон излучает энергию порциями.

Свою теорию строения атома, основанную на планетарной модели и квантовой теории, в 1913 году предложил датский физик Нильс Бор. Основные положения он сформулировал в виде постулатов:

I. Электрон может вращаться вокруг ядра по определенным, стационарным круговым орбиталям.

II. Двигаясь по стационарной орбите, электрон не излучает энергию.

III. Излучение электромагнитной энергии (либо ее поглощение) происходит при переходе электрона с одной стационарной орбиты на другую.

Но и эта модель не явилась совершенством, в ней также присутствовали противоречия. «Спасти» теорию Бора пытались многие ученые.

В 1932 году Иваненко предложил протонно-нейтронную модель ядра. Эту теорию развил Гейзенберг. Эта модель строения атома существует до сих пор, сочетает в себе все предыдущие модели и «исправляет» их недостатки. Суть теории в том, что атомное ядро состоит из протонов и нейтронов. В совокупности они называются нуклоны. Число протонов в ядре («+» заряд) характеризует его заряд. Количество электронов («-» заряд), движущихся вокруг ядра, соответствует количеству протонов в нем. Электроны движутся по определенным атомным орбиталям, которые могут существовать в различных формах. При переходе с орбитали на орбиталь испускается или поглощается электромагнитная энергия.

Основные характеристики нуклонов и электрона. Массовое число. Изотопы.

Электронное облако.

3.Закрепление материала (поэтапно).

1.Определите число протонов и нейтронов в ядрах атомов 40Ca, 35Cl, 127I.

2. В электронной оболочке атома 19 электронов. О каком элементе идет речь? Определите число протонов и нейтронов в атомном ядре этого элемента.

3.Какими величинами характеризуется изотоп?

4. Почему изотопы одного элемента имеют разные массовые числа?

5.Почему в периодической системе у химических элементов указаны дробные значения относительной атомной массы?

6.Запишите электронные и электроно-графические формулы атомов элементов, имеющих порядковые номера 6, 15, 9, 20, 25. К каким электронным семействам относят эти элементы?

4.Подведение итогов урока. Рефлексия.

5. Постановка домашнего задания.

Литература:

  1. Габриелян О.С. Химия. 11 класс. Базовый уровень: учеб. для общеобразоват. учреждений. – М., 2013.

  2. Габриелян О.С. Настольная книга учителя химии: 11 класс: в 2 ч. / О.С. Габриелян, Г.Г. Лысова, А.Г. Введенская – М., 2004.

Основные сведения о строении атомов

Повторение темы «Введение».

Строение атома

Атом — мельчайшая химически неделимая частица вещества.

В начале XX века была принята планетарная модель строения атома, предложенная Резерфордом, согласно которой вокруг очень малого по размерам положительно заряженного ядра движутся электроны, как планеты вокруг Солнца.

Рассмотрим строение атома.

http://www.youtube.com/watch?v=OCInhp3wHdI&feature=related

Из курса физики вам известно, что вокруг положительного ядра находятся отрицательно заряженные частицы электроны — е. В электронейтральном атоме число электронов должно быть равно заряду ядра и, следовательно, порядковому номеру элемента. Масса электрона очень мала и принимается равной нулю, таким образом, масса атома сосредоточена в ядре, в котором расположены протоны – p+ и нейтроны – n0.
Итак, строение атома можно представить следующей схемой:

Задание. Определите состав атомов бора, углерода, фосфора, фтора и брома.

ОБРАЗЕЦ ВЫПОЛНЕНИЯ ЗАДАНИЯ на примере бора:

Устные рассуждения:

№ (порядковый номер) = 5, следовательно:  5 p+

Ar(B) = 11, следовательно:  11 – 5 = 6 n0
№ (порядковый номер) = 5, следовательно: 5 ē

Ответ (записать): В [(5 p+; 6 n0)5 ē]Основные выводы о строении атома вам поможет сделать видеоролик «Строение атома и атомного ядра».
http://www.youtube.com/watch?v=U6Oq4EBghIM


Ответьте на вопросы (устно):

1) Где сосредоточена масса атома? Почему?

2) Ядро имеет положительный заряд. Почему? Как определить его численное значение?

3) Электронные оболочки имеют отрицательный заряд. Почему? Как определить их численное значение?

4) Почему атом электронейтрален?

Выполните интерактивные задания.

1) Основные характеристики элементарных частиц.

2) Состав атомов некоторых ХЭ.

Зачет по теме «Строение атома» 11 класс

Зачет по теме «Строение атома»            11 класс

1 вариант

 

ЧАСТЬ А. Тестовые задания с выбором ответа и на выбор ответа.

1. Планетарная модель атома была предложена:

A. Д. Менделеевым.              Б. Э. Резерфордом;              B. Дж. Томсоном.        Г. А. Бутлеровым.

 

2. Номер группы в Периодической системе определяется:

A. Зарядом ядра атома.                                            Б. Числом электронов в наружном слое атома.

B. Числом электронных слоев в атоме.                 Г. Числом электронов в атоме.

 

3. Правило заполнения электронами орбиталей характеризуется:

A. правилом Худна.                                            Б. таблицей Менделеева.

B. принципом Паули.                                         Г. главным квантовым числом.

 

4. Пара элементов, имеющих сходное строение внешнего и предвнешнего энергетических уровней:

A. S и CL.                       Б. Be и Zn.               В. Кr и Са.                      Г. С и Sn.

 

5. p-элементом является:      А. Водород.              Б. Барий.        В. Мышьяк.              Г. Серебро.

 

6. Электронная конфигурация …3d104s2р1 соответствует элементу:

A. Кальцию.              Б. Галий.                        B. Алюминий.            Г. Цинку.

 

7. Амфотерным гидроксидом является вещество, формула которого:

A. Ве(OH)2.              Б. Mg(OH)2.              В. Ва(ОН)2.                Г. Са(ОН)2.

 

8. Ряд элементов, расположенных в порядке усиления неметаллических свойств:

A. Mg—Ca—Zn;                        Б. Al—Mg—Са;                  В. Sr—Rb—K;                Г. Ge—Si—Р.

 

9. Элемент Э с электронной формулой 1s22s22p63s23p63d104s24p4 образует высший оксид, соответствующий формуле:   А. Э2O.            Б. Э2O3.            В. ЭO3.                Г. ЭO2.

 

10. Обозначьте  изотоп алюминия, в ядре которого содержится 15 нейтронов         

 

11. Установите соответствие.

                      Элемент:                                        Электронная формула:                                   

                  I. Алюминий.

                  II. Калий.

                  III. Селен.

                  IV. Магний.

 

 

Формула высшего оксида:   1. Э2O.          2. Э2O3.              3.ЭС.              4. ЭO3.

 

Формула высшего гидроксида:  а. ЭОН.     б. Э(ОН)2.           в. Э(ОН)3.       г. Н2ЭO4.

 

ЧАСТЬ Б. Задания со свободным ответом.

 

12. На основании положения в Периодической системе расположите элементы: германий, мышьяк, сера, фосфор — в порядке убывания окислительных свойств. Объясните ответ.

 

13. Как и почему в Периодической системе в пределах периода изменяются металлические свойства?

 

14. Составьте электронную формулу элемента с порядковым номером 30 в Периодической системе. Сделайте вывод о принадлежности этого элемента к металлам или неметаллам. Запишите формулы его высшего оксида и гидроксида, укажите их характер.

Зачет по теме «Строение атома»            11 класс

2 вариант

 

ЧАСТЬ А. Тестовые задания с выбором ответа и на выбор ответа.

1. Квантовые представления в планетарную модель атома сформулировал:

A. Д. Менделеев.            Б. Э. Резерфордом;               B. Дж. Томсон.                Г. Н.Бор.

 

2. Порядковый номер элемента в Периодической системе определяет:

A. Заряд ядра атома.                                                Б. Число электронов в наружном слое атома.

B. Число электронных слоев в атоме.                   Г. Число электронов в атоме.

 

3. Mаксимальное количество электронов на одной орбитали определяется:

A. правилом Худна.                                            Б. таблицей Менделеева.

B. главным квантовым числом.                        Г. принципом Паули.

 

4. Пара элементов, имеющих сходное строение внешнего и предвнешнего энергетических уровней:

A. O и CL.                      Б. Fe и Zn.                В. Ba и Са.                     Г. С и N .

 

5. s-элементом является:   А. Уран.           Б. Барий.            В. Железо.          Г. Серебро.

     

6. Электронная конфигурация …3d104s2р6 соответствует элементу:

A. Криптон.               Б. Углерод.                     B. Кремний.                Г. Неон.

 

7. Не амфотерным гидроксидом является вещество, формула которого:

A. Al(OH)3.              Б. Mg(OH)2.              В. Zn(ОН)2.                Г. Be(ОН)2.

 

8. Ряд элементов, расположенных в порядке усиление металлических свойств:

A. Al—Mg—Са;                         Б. Mg—Ca—Zn;                 В. Sr—Rb—K;                Г. Ge—Si—Р.

 

9. Элемент Э с электронной формулой 1s22s22p63s23p63d104s24p2 образует высший оксид, соответствующий формуле:   А. Э2O.           Б. Э2O3.             В. ЭO3.                Г. ЭO2.

 

10. Обозначьте  изотоп кремния, в ядре которого содержится 16 нейтронов

 

11. Установите соответствие.

                      Элемент:                                        Электронная формула:                                   

                  I. Селен.

                  II. Магний.

                  III. Калий.

                  IV. Алюминий.

 

 

Формула высшего оксида:   1 ЭС.          2. Э2O3.              3. ЭO3.              4. Э2O.         

Формула высшего гидроксида:  а. ЭОН.        б Н2ЭO4.        в. Э(ОН)2.         г. Э (ОН)3.  

 

ЧАСТЬ Б. Задания со свободным ответом.

 

12. На основании положения в Периодической системе расположите элементы: магний, кальций, хлор, кремний — в порядке убывания восстановительных свойств. Объясните ответ.

 

13. Как и почему в Периодической системе в пределах главной подгруппы изменяются металлические свойства?

 

14. Составьте электронную формулу элемента с порядковым номером 24 в Периодической системе. Сделайте вывод о принадлежности этого элемента к металлам или неметаллам. Запишите формулы его высшего оксида и гидроксида, укажите их характер.


 

Введение в общую химию — ПОУРОЧНЫЕ РАЗРАБОТКИ ПО ХИМИИ 11 класс — поурочные разработки — разработки уроков — авторские уроки — план-конспект урока

Цели урока: ознакомить учащихся с задачами и структурой курса химии в 11 классе; повторить и обобщить первоначальные знания учащихся о предмете химии, веществе, атоме, элементарном строении атома, Периодическом законе, Периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева (далее — ПСХЭ), химической связи, приобретенных в курсе химии 8 класса.

Оборудование: таблицы курса химии 8 класса («Строение атома», «Химическая связь»), ПСХЭ.

Ход урока

I. Организационный момент

В начале учебного года с учащимися проводится вводный инструктаж по охране труда и технике безопасности в кабинете химии (далее — ОТ и ТБ). Необходимо напомнить учащимся основные правила поведения в кабинете химии при проведении лабораторных и практических работ и правила работы с тетрадью «Инструктаж ОТ и ТБ».

Курс химии 11 класса построен логично: от изучения состава и строения атома к изучению состава и строения веществ, далее углубленное изучение химических реакций, а затем изучение химических свойства веществ, их получение и применение.

Учащимся для более углубленного изучения темы «Строение атома. ПСХЭ Д. И. Менделеева» необходимо вспомнить следующее:

а) понятия «вещество», «атом», «химический элемент», «изотоп»;

б) элементарный состав атома, электронное строение атома, электронно-графическая структура атома;

в) структуру ПСХЭ Д. И. Менделеева;

г) элементы металлические и неметаллические, изменение их свойств в связи с положением в системе химических элементов;

д) химическую связь, виды химической связи.

Учащимся предлагается выполнить задания теста. Задания теоретической части теста обсуждаются вместе с учителем, практическая часть выполняется самостоятельно по вариантам.

II. Проведение теста

Теоретическая часть

1. Вспомните определение атома.

2. Какое строение имеет атом?

3. Какие элементарные частицы входят в состав ядра атома? Как определяется заряд ядра атома?

4. Что определяет сумма протонов и нейтронов?

5. Дайте определение химического элемента.

6. Как определить число протонов, нейтронов и электронов в атоме? Докажите, что атом — электронейтральная частица.

7. Дайте определение изотопа.

8. Какое строение имеет электронная оболочка атома? Как определяется число электронов в ней?

9. Как определить максимальное количество электронов на энергетическом уровне?

10. Как определяется количество электронов на внешнем энергетическом уровне?

11. Что такое орбиталь? Какую форму имеют s- и р-орбитали? Какие электроны называются s- и p-электронами?

12. Что такое электронная формула?

13. Как и почему изменяются свойства химических элементов в пределах:

а) одного периода;

б) группы, главной подгруппы при увеличении заряда ядра атома?

14. Опишите пути завершения последнего энергетического уровня:

а) характерного для металлического элемента;

б) характерного для неметаллического элемента.

15. Какие виды химической связи вам известны?

16. Какова причина возникновения различных видов химической связи?

Практическая часть

Вариант I

Определить состав атома элемента № 10.

Определить максимальное количество электронов на втором энергетическом уровне.

Количество электронов на внешнем энергетическом уровне элемента № 33.

Составить электронную формулу элемента № 7.

Расположить элементы в порядке усиления металличности: № 12, № 11, № 13.

Каков путь завершения последнего энергетического уровня элемента № 3?

Определить вид химической связи в соединениях: НCl, О2, К, MgO.

Вариант II

Определить состав атома элемента N? 40.

Определить максимальное количество электронов на третьем энергетическом уровне.

Количество электронов на внешнем энергетическом уровне элемента № 53.

Составить электронную формулу элемента № 10.

Расположить элементы в порядке усиления неметалличности: № 17, № 53, № 9.

Каков путь завершения последнего энергетического уровня элемента № 9?

Определить вил химической связи в соединениях: F2, NaCl, H2S, Fe.

III. Домашнее задание

Повторить по учебнику X класса сведения о строении атома (§ 4—12).

Ответы на вопросы теста

Теоретическая часть

1. Атом — наименьшая частица вещества, химически неделимая; «атом» — означает «неделимый».

2. Атом имеет сложное строение. Он состоит из положительно заряженного ядра и электронов.

3. В состав ядра атома входят: протоны, имеющие массу 1 и заряд +1; нейтроны, имеющие массу 1 и заряд 0; заряд ядра определяется количеством протонов.

4. Сумма протонов и нейтронов соответствует массовому числу атома — массе атома.

5. Химический элемент — вид атома с определенным зарядом ядра.

6. Порядковый номер элемента в ПСХЭ соответствует количеству протонов в ядре атома, количеству электронов в атоме, поэтому атом — элетронейтральная частица; число нейтронов определяется разностью массового числа и количества протонов.

7. Изотопы — химические элементы, имеющие одинаковый заряд ядра, но различную атомную массу.

8. Количество электронов определяется порядковым номером элемента. Электронная оболочка атома состоит из определенного количества энергетических уровней. Количество энергетических уровней в атоме соответствует номеру периода химического элемента.

9. Максимальное количество электронов определяется по формуле: 2n2, где n — номер энергетического уровня.

10. Количество электронов на внешнем энергетическом уровне атома химического элемента определяется по номеру группы ПСХЭ.

11. Орбиталь — пространство вокруг ядра атома, где наибольшая вероятность нахождения электронов. S-орбиталь имеет форму сферы (шара), р-орбиталь имеет форму объемной восьмерки; s-электроны расположены на s-орбиталях, а p-электроны расположены на p-орбиталях.

12. Электронная формула-запись строения атома, где указаны энергетические уровни, орбитали на энергетических уровнях и количество электронов на орбиталях. Следует помнить — максимальное количество электронов на s-орбитали — 2, на р-орбитали — 6; на первом энергетическом уровне открывается j-орбиталь, на втором энергетическом уровне s- и р-орбитали.

13. В пределах периода с ростом заряда ядра атома, увеличения количества электронов на внешнем энергетическом уровне уменьшается радиус атома, вследствие чего усиливается неметалличность — способность принимать электроны.

В группах, главных подгруппах с ростом заряда атома растет число энергетических уровней, увеличивается атомный радиус, вследствие чего усиливается металличность — способность отдать электроны.

14. Последний энергетический уровень у атома металла далек от завершения, до устойчивости атому металла энергетически выгоднее отдать электроны внешнего энергетического уровня; последний энергетический уровень атома неметалла близок к завершению, энергетически выгоднее атому неметалла принять недостающие электроны до устойчивости энергетического уровня.

15. Ковалентная связь полярная и неполярная, ионная связь, металлическая связь.

16. Причиной возникновения различных видов связи является электроотрицательность. Электроотрицательность — способность атомов притягивать недостающие электроны на последний энергетический уровень. В случае резкого отличия в электроотрицательности атомов — возникает ионная связь; ковалентная полярная связь возникает между атомами, которые не резко отличаются в электроотринательности; в случае одинаковой элекроотрицательности атомов возникает ковалентная неполярная связь.

Практическая часть

Вариант I

Заряд ядра атома — +10; протонов — 10; электронов — 10; нейтронов 20 — 10 = 10.

N = 2n2, n = 2, N = 8.

5 электронов.

1s22s22p3

Al, Mg, Na

Na — металлический элемент; отдаёт один электрон с внешнего энергетического уровня.

Металлическая связь — К; ковалентная неполярная связь — O2; ковалентная полярная связь — НСl; ионная связь — MgO.


Вариант II

Заряд ядра атома — +40; протонов — 40; электронов — 40; нейтронов 91 — 40 = 51.

N = 2n2, n = 3, N = 18.

7 электронов

1s22s22p6

I, Cl, F

F — Неметаллический элемент; принимает один электрон на внешний энергетический уровень.

Металлическая связь — Fe, ковалентная неполярная связь — F2; ковалентная полярная связь — H2S, ионная связь — NaCl.

КИМы (примеры заданий) по теме «Строение атома» 11 класс

Тема «Строение атома» 11 класс

Контрольные измерительные материалы

Порядковые номера заданий в работе:

1 – задания базового уровня сложности, с кратким ответом;

Обозначение уровня сложности заданий: Б – базовый уровень сложности;

П – повышенный уровень сложности; В – высокий уровень сложности.

№ зада-

ния в работе

Проверяемые элементы

содержания

Коды

прове-

ряемых

элементов

содержа

ния по

кодифи-

катору

Коды

требо-

ваний

Уро-

вень

слож

ности

зада-

ния

Макс

балл

за вы-

пол-

нение

зада-

ния

При

мерное

время

выпол-

нения

задания

(мин.)

1

Строение электронных оболочек

атомов элементов первых четырех

периодов: s-, p- и d-элементы.

Электронная конфигурация атома.

Основное и возбужденное состояние атомов

1.1.1

1.2.1

2.3.1

Б

1

2

2

Закономерности изменения химических свойств

элементов и их соединений

по периодам и группам

Общая характеристика металлов

IА–IIIА групп в связи с их положением в ПCХЭ

Д.И. Менделеева

и особенностями строения их атомов.

Характеристика переходных элементов

меди, цинка, хрома, железа

– по их положению в ПСХЭ и особенностям

строения их атомов.

Общая характеристика неметаллов

IVА–VIIА групп в связи с их положением

в ПСХЭ Д.И. Менделеева

а и особенностями строения их атомов

1.2.1

1.2.2

1.2.3

1.2.4

1.2.3

2.4.1

2.3.1

Б

1

2

Примеры заданий

Базовый уровень сложности

1. Число электронных энергетических уровней и число внешних электронов атома кремния равно соответственно

1)

2, 4

2)

4, 3

3)

3, 4

4)

3, 2

2. Число протонов, нейтронов и электронов в атоме 37Cl равно соответственно

1)

17, 17, 37

2)

17, 20, 37

3)

17, 20, 17

4)

37, 20, 17

3. Число протонов, нейтронов и электронов в атоме 29Si равно соответственно

1)

14, 29, 15

2)

14, 15, 14

3)

14, 14, 15

4)

29, 15, 14

4. Число протонов и нейтронов в ядре атома 39К соответственно равно

1)

39, 19

2)

19, 39

3)

19, 20

4)

20, 19

9. 5. Изотопы одного и того же химического элемента отличаются друг от друга

1)

числом протонов

3)

числом нейтронов

2)

числом электронов

4)

зарядом ядра

6. Одинаковое число протонов и нейтронов содержится в атоме

1)

16O

2)

14C

3)

80Br

4)

34S

7. Одинаковое число электронов содержится в атоме аргона и в ионе

1)

Li+

2)

Mg2+

3)

F

4)

Cl

8. Число электронных энергетических уровней и число внешних электронов в атоме серы равно соответственно

1)

3, 16

2)

3, 6

3)

6, 3

4)

3, 4

9. Число неспаренных электронов в атоме хлора в основном состоянии равно

10. Число неспаренных электронов в атоме фосфора в основном состоянии равно

11. Хлорид-иону соответствует электронная конфигурация

1)

1s22s22p63s23p5

3)

1s22s22p63s23p6

2)

1s22s22p63s2

4)

1s22s22p63s23p4

12. Иону Са2+ соответствует электронная конфигурация

1)

1s22s22p63s23p6

3)

1s22s22p63s23p64s2

2)

1s22s22p63s2

4)

1s22s22p63s23p64s24p2

13. Электронная конфигурация 1s22s22p6 соответствует иону

1)

Са2+

2)

Cl

3)

О2

4)

K+

14. Электронная конфигурация 1s22s22p63s23p6 соответствует частице

1)

K+

2)

Al3+

3)

Mg2+

4)

F

15. Химическим элементом, у атомов которого валентные электроны имеют конфигурацию 3s23p4, является

1)

кремний

2)

сера

3)

хром

4)

селен

16. Химическим элементом, у атомов которого валентные электроны имеют конфигурацию 3d34s2, является

1)

кальций

2)

стронций

3)

мышьяк

4)

ванадий

17. Химическим элементом, у атомов которого валентные электроны имеют конфигурацию 3d104s1, является

1)

калий

2)

рубидий

3)

медь

4)

серебро

18. Химическим элементом, у атомов которого валентные электроны имеют конфигурацию 3d104s2, является

1)

кальций

2)

стронций

3)

цинк

4)

кадмий

19. Электронную конфигурацию 1s22s22p63s23p6имеет частица

1)

Mg+2

2)

Ca+2

3)

Be+2

4)

Zn+2

20. Электронную конфигурацию 1s22s22p63s23p6имеет частица

1)

S2

2)

Р+5

3)

S+6

4)

O2

21. Электронную конфигурацию 1s22s22p63s2имеет атом химического элемента

Повышенный уровень сложности

22. Установите соответствие между формулой частицы и ее электронной конфигурацией.

ЧАСТИЦА

ЭЛЕКТРОННАЯ КОНФИГУРАЦИЯ

А)

S+6

1)

1s22s22p63s23p4

Б)

S

2)

1s22s22p6

В)

S+4

3)

1s22s22p63s2

Г)

S2

4)

1s22s22p63s23p6

А

Б

В

Г

23. Установите соответствие между формулой частицы и ее электронной конфигурацией.

ЧАСТИЦА

ЭЛЕКТРОННАЯ КОНФИГУРАЦИЯ

А)

N+5

1)

1s22s1

Б)

N

2)

1s22s22p3

В)

N+4

3)

1s2

Г)

N3

4)

1s22s22p6

А

Б

В

Г

24. Установите соответствие между элементом и электронной конфигурацией его атомов.

ЭЛЕМЕНТ

ЭЛЕКТРОННАЯ КОНФИГУРАЦИЯ

А)

N

1)

1s22s22p63s23p4

Б)

S

2)

1s22s22p3

В)

P

3)

1s22s22p63s23p3

Г)

Cl

4)

1s22s22p63s23p5

А

Б

В

Г

25. Установите соответствие между формулой частицы и общим числом электронов, содержащихся в ней.

ЧАСТИЦА

ОБЩЕЕ ЧИСЛО ЭЛЕКТРОНОВ

А)

C+4

1)

10

Б)

Al+3

2)

6

В)

F

3)

2

Г)

C

4)

13

А

Б

В

Г

26. Восьмиэлектронную внешнюю оболочку имеют ионы

1)

Мg2+

4)

Cl

2)

Cr2+

5)

Fe2+

3)

S2

6)

Sc2+

27. Восьмиэлектронную внешнюю оболочку имеют ионы

1)

Ca2+

4)

Cr3+

2)

N3

5)

Fe3+

3)

S4+

6)

Al3+

28. Электронную конфигурацию 1s2 имеют частицы

1)

Li+

4)

С+4

2)

С4

5)

F

3)

N+5

6)

N-3

29. Электронную конфигурацию 1s22s22p6 имеют частицы

1)

Mg2+

4)

С4

2)

Al3+

5)

Cl+1

3)

Na

6)

Сl

30. Структуру внешнего электронного слоя 4s1 имеют атомы химических элементов

1)

Ca

4)

Cu

2)

Cr

5)

Ag

3)

Na

6)

K

31. Один s-электрон на внешнем электронном уровне имеют атомы химических элементов

1)

Ca

4)

Аl

2)

Cr

5)

Ag

3)

Na

6)

Zn

32. Один неспаренный электрон содержат невозбужденные атомы химических элементов

1)

Mg

4)

Cl

2)

B

5)

S

3)

K

6)

Zn

33. Один неспаренный электрон содержат невозбужденные атомы химических элементов

1)

Na

4)

F

2)

O

5)

Si

3)

Sc

6)

N

Вариант 1

1. Число протонов и нейтронов в ядре атома 40К соответственно равно

1)

40, 19

2)

19, 40

3)

20, 20

4)

19, 21

2. Число неспаренных электронов в атоме серы в основном состоянии равно

3. Электронная конфигурация 1s22s22p6 соответствует иону

1)

F

2)

Cl

3)

S2

4)

Li+

4. Восьмиэлектронную внешнюю оболочку имеет ион

1)

Ba2+

2)

Cr2+

3)

Pb2+

4)

Mn2+

5. Число электронов в ионе Se2 равно

6. Установите соответствие между формулой частицы и ее электронной конфигурацией.

ЧАСТИЦА

ЭЛЕКТРОННАЯ КОНФИГУРАЦИЯ

А)

S+6

1)

1s22s22p63s23p4

Б)

P+5

2)

1s22s22p6

В)

S-2

3)

1s22s22p63s2

Г)

P+3

4)

1s22s22p63s23p6

А

Б

В

Г

7. Установите соответствие между элементом и электронной конфигурацией его атомов.

ЭЛЕМЕНТ

ЭЛЕКТРОННАЯ КОНФИГУРАЦИЯ

А)

C

1)

1s22s22p63s23p64s1

Б)

Ar

2)

1s22s22p2

В)

Al

3)

1s22s22p63s23p1

Г)

K

4)

1s22s22p63s23p6

А

Б

В

Г

8. Электронную конфигурацию 1s22s22p63s23p6 имеют частицы

1)

K+

4)

Cr3+

2)

N3

5)

Cl

3)

S2

6)

Al3+

9. Структуру внешнего электронного слоя 4s2 имеют атомы химических элементов

1)

Ca

4)

Fe

2)

Mn

5)

Mg

3)

Sr

6)

Cr

10. Два неспаренных электрона содержат невозбужденные атомы химических элементов

1)

Ba

4)

F

2)

Al

5)

C

3)

S

6)

Ti

Вариант 2

1. Число протонов и нейтронов в ядре атома 39Ar соответственно равно

1)

39, 18

2)

18, 39

3)

39, 39

4)

18, 21

2. Число неспаренных электронов в атоме железа в основном состоянии равно

3. Электронная конфигурация 1s22s22p63s23p6 соответствует иону

1)

Mg2+

2)

S2

3)

О2

4)

Li+

4. Восьмиэлектронную внешнюю оболочку имеет ион

1)

Cr3+

2)

Br

3)

Sn2+

4)

Mn2+

5. Число электронов в ионе Cu2+ равно

6. Установите соответствие между формулой частицы и ее электронной конфигурацией.

ЧАСТИЦА

ЭЛЕКТРОННАЯ КОНФИГУРАЦИЯ

А)

Cl

1)

1s22s22p63s2

Б)

P-3

2)

1s22s22p6

В)

S+4

3)

1s22s22p63s23p2

Г)

P+5

4)

1s22s22p63s23p6

А

Б

В

Г

7. Установите соответствие между элементом и электронной конфигурацией его атомов.

ЭЛЕМЕНТ

ЭЛЕКТРОННАЯ КОНФИГУРАЦИЯ

А)

Ne

1)

1s22s22p1

Б)

Mg

2)

1s22s22p6

В)

B

3)

1s22s22p63s2

Г)

F

4)

1s22s22p5

А

Б

В

Г

8. Электронную конфигурацию 1s22s22p6 имеют частицы

1)

Li+

4)

Ne

2)

O2

5)

Cl+5

3)

Na+

6)

Al

9. Структуру внешнего электронного слоя 4s2 имеют атомы химических элементов

1)

Cu

4)

Zn

2)

Ti

5)

Ag

3)

Ca

6)

Se

10. Три неспаренных электрона содержат невозбужденные атомы химических элементов

1)

P

4)

Se

2)

Аl

5)

V

3)

Со

6)

B

2.2: Структура атома и как мы ее представляем

Развитие современной атомной теории многое раскрыло о внутренней структуре атомов. Стало известно, что атом содержит очень маленькое ядро, состоящее из положительно заряженных протонов и незаряженных нейтронов, окруженное гораздо большим объемом пространства, содержащим отрицательно заряженные электроны. Ядро содержит большую часть массы атома, потому что протоны и нейтроны намного тяжелее электронов, тогда как электроны занимают почти весь объем атома.Диаметр атома составляет порядка 10 −10 м, тогда как диаметр ядра примерно 10 −15 м — примерно в 100 000 раз меньше. Чтобы получить представление об их относительных размерах, рассмотрим следующее: если бы ядро ​​было размером с чернику, атом был бы размером с футбольный стадион (рисунок \ (\ PageIndex {1} \)).

Рисунок \ (\ PageIndex {1} \): Если бы атом можно было расширить до размеров футбольного стадиона, ядро ​​было бы размером с одну чернику.(в середине: модификация работы «babyknight» / Wikimedia Commons; право на зачет: модификация работы Паксона Вельбера).

Атомы и составляющие их протоны, нейтроны и электроны чрезвычайно малы. Например, атом углерода весит менее 2 \ (\ times \) 10 −23 г, а электрон имеет заряд менее 2 \ (\ times \) 10 −19 C (кулонов). При описании свойств крошечных объектов, таких как атомы, мы используем соответствующие малые единицы измерения, такие как атомная единица массы (а.е.м.) и фундаментальная единица заряда (е).Первоначально аму определяли на основе водорода, самого легкого элемента, а затем — кислорода. С 1961 года он был определен в отношении наиболее распространенного изотопа углерода, атомам которого приписываются массы ровно 12 а.е.м. (Этот изотоп известен как «углерод-12», как будет обсуждаться позже в этом модуле.) Таким образом, одна а.е.м. составляет ровно \ (1/12 \) массы одного атома углерода-12: 1 а.е.м. = 1,6605 \ ( \ раз \) 10 −24 г. (Дальтон (Да) и единая атомная единица массы (u) являются альтернативными единицами, эквивалентными аму.) Фундаментальная единица заряда (также называемая элементарным зарядом) равна величине заряда электрона (e) с e = 1,602 \ (\ times \) 10 −19 C.

Протон имеет массу 1,0073 а.е.м. и заряд 1+. Нейтрон — это немного более тяжелая частица с массой 1,0087 а.е.м. и нулевым зарядом; как следует из названия, он нейтрален. Электрон имеет заряд 1− и является гораздо более легкой частицей с массой около 0,00055 а.е.м. (потребуется около 1800 электронов, чтобы равняться массе одного протона.Свойства этих фундаментальных частиц сведены в Таблицу \ (\ PageIndex {1} \). (Наблюдательный студент может заметить, что сумма субатомных частиц атома не равна реальной массе атома: общая масса шести протонов, шести нейтронов и шести электронов составляет 12,0993 а.е.м., что немного больше, чем 12,00 а.е.м. реального углерода. 12 атома. Эта «недостающая» масса известна как дефект массы, и вы узнаете об этом в главе, посвященной ядерной химии.)

Таблица \ (\ PageIndex {1} \) : Свойства субатомных частиц
Имя Расположение Заряд (К) Стоимость единицы Масса (а.е.м.) Масса (г)
электрон вне ядра \ (- 1.{−24} \)

Число протонов в ядре атома — это его атомный номер (Z). Это определяющая черта элемента: его значение определяет идентичность атома. Например, любой атом, содержащий шесть протонов, является элементом углерода и имеет атомный номер 6, независимо от того, сколько нейтронов или электронов он может иметь. Нейтральный атом должен содержать одинаковое количество положительных и отрицательных зарядов, поэтому количество протонов равно количеству электронов.Следовательно, атомный номер также указывает количество электронов в атоме. Общее количество протонов и нейтронов в атоме называется его массовым числом (А). Таким образом, количество нейтронов — это разница между массовым числом и атомным номером: A — Z = количество нейтронов.

\ [\ begin {align *}
\ ce {атомное \: число \ 🙁 Z) \: & = \: число \: \: протонов \\ масса
\: число \ 🙁 A) \: & = \: число \: из \: протонов + число \: из \: нейтронов \\
AZ \: & = \: число \: из \: нейтронов}
\ end {align *} \]

Атомы электрически нейтральны, если они содержат одинаковое количество положительно заряженных протонов и отрицательно заряженных электронов.Когда количество этих субатомных частиц равно , а не , атом электрически заряжен и называется ионом. Заряд атома определяется следующим образом:

Заряд атома = количество протонов — количество электронов

Как будет обсуждаться более подробно позже в этой главе, атомы (и молекулы) обычно приобретают заряд, приобретая или теряя электроны. Атом, который получает один или несколько электронов, будет иметь отрицательный заряд и называется анионом. Положительно заряженные атомы, называемые катионами, образуются, когда атом теряет один или несколько электронов.Например, нейтральный атом натрия (Z = 11) имеет 11 электронов. Если этот атом потеряет один электрон, он станет катионом с зарядом 1+ (11-10 = 1+). Нейтральный атом кислорода (Z = 8) имеет восемь электронов, и если он получит два электрона, он станет анионом с зарядом 2− (8-10 = 2−).

Пример \ (\ PageIndex {1} \): состав атома

Йод — важный микроэлемент в нашем рационе; он необходим для выработки гормона щитовидной железы. Недостаток йода в рационе может привести к развитию зоба, увеличению щитовидной железы (Рисунок \ (\ PageIndex {2} \)).

Рисунок \ (\ PageIndex {2} \): (a) Недостаток йода в рационе может вызвать увеличение щитовидной железы, называемое зобом. (б) Добавление к соли небольшого количества йода, предотвращающего образование зоба, помогло устранить эту проблему в США, где потребление соли велико. (кредит а: модификация работы «Алмази» / Wikimedia Commons; кредит б: модификация работы Майка Моцарта)

Добавление небольшого количества йода к поваренной соли (йодированной соли) по существу устранило эту проблему для здоровья в Соединенных Штатах, но до 40% населения мира по-прежнему подвержены риску дефицита йода.Атомы йода добавляются в виде анионов, и каждый из них имеет заряд 1- и массовое число 127. Определите количество протонов, нейтронов и электронов в одном из этих анионов йода.

Решение

Атомный номер йода (53) говорит нам, что нейтральный атом йода содержит 53 протона в своем ядре и 53 электрона вне ядра. Поскольку сумма числа протонов и нейтронов равна массовому числу 127, число нейтронов равно 74 (127 — 53 = 74).Поскольку йод добавляется в виде аниона 1−, количество электронов равно 54 [53 — (1–) = 54].

Упражнение \ (\ PageIndex {1} \)

Ион платины имеет массовое число 195 и содержит 74 электрона. Сколько протонов и нейтронов он содержит и каков его заряд?

Ответ

78 протонов; 117 нейтронов; заряд 4+

Химические символы

Химический символ — это сокращение, которое мы используем для обозначения элемента или атома элемента.Например, ртуть обозначается символом Hg (Рисунок \ (\ PageIndex {3} \)). Мы используем один и тот же символ для обозначения одного атома ртути (микроскопический домен) или для обозначения контейнера из многих атомов элемента ртути (макроскопический домен).

Рисунок \ (\ PageIndex {3} \) : символ Hg представляет элемент ртуть независимо от количества; он может представлять один атом ртути или большое количество ртути.

Символы для нескольких общих элементов и их атомов перечислены в Таблице \ (\ PageIndex {2} \).Некоторые символы являются производными от общего имени элемента; другие — это аббревиатуры имени на другом языке. Символы состоят из одной или двух букв, например H для водорода и Cl для хлора. Чтобы избежать путаницы с другими обозначениями, заглавными являются только первая буква символа. Например, Co — это символ элемента кобальта, но CO — это обозначение соединения монооксида углерода, которое содержит атомы элементов углерода (C) и кислорода (O). Все известные элементы и их символы находятся в периодической таблице.

Таблица \ (\ PageIndex {2} \): Некоторые общие элементы и их символы
Элемент Обозначение Элемент Обозначение
алюминий Al утюг Fe (из железа )
бром руб. свинец Pb (из свинца )
кальций Ca магний мг
углерод С ртуть Hg (из гидраргирум )
хлор Класс азот N
хром Cr кислород O
кобальт Co калий К (из калия )
медь Cu (из меди ) кремний Si
фтор F серебро Ag (из argentum )
золото Au (из aurum ) натрия Na (из натрия )
гелий He сера S
водород H банка Sn (с олова )
йод I цинк Zn

Традиционно первооткрыватель (или первооткрыватели) нового элемента дает ему имя.Однако до тех пор, пока это название не будет признано Международным союзом теоретической и прикладной химии (IUPAC), рекомендуемое название нового элемента основано на латинских словах, обозначающих его атомный номер. Например, элемент 106 назывался уннилгексий (Unh), элемент 107 назывался unnilseptium (Uns), а элемент 108 назывался уннилоктиум (Uno) в течение нескольких лет. Эти элементы теперь названы в честь ученых или мест; например, элемент 106 теперь известен как сиборгий (Sg) в честь Гленна Сиборга, лауреата Нобелевской премии, который принимал активное участие в открытии нескольких тяжелых элементов.

ИЮПАК

Посетите этот сайт, чтобы узнать больше об ИЮПАК, Международном союзе теоретической и прикладной химии, и изучить его периодическую таблицу.

Gumdrop Atoms — Мероприятие — TeachEngineering

(1 Рейтинг)

Быстрый просмотр

Уровень оценки: 6 (5-7)

Требуемое время: 30 минут

Расходные материалы на группу: 1 доллар США.50

Размер группы: 2

Зависимость действий: Нет

Тематические области: Химия, Физические науки

Ожидаемые характеристики NGSS:


Поделиться:

Резюме

Студенты используют мармеладки и зубочистки, чтобы делать модели атома лития.Используя эти модели, они исследуют состав атомов, включая их относительный размер. Затем студентов просят сформировать молекулы из атомов, почти так же, как они строили атомы из частиц, из которых состоят атомы. Студенты также практикуют сложение и вычитание электронов из атома и определение общих зарядов на атомах. Эта инженерная программа соответствует научным стандартам нового поколения (NGSS).

Инженерное соединение

Инженеры и ученые имеют возможность не только превращать один элемент в другой, но и создавать элементы, которых еще нет в природе.Последние несколько элементов в таблице Менделеева созданы человеком. Инженеры могут использовать эти элементы для определенной цели проектирования, например, для изготовления более прочного металлического сплава для моста или здания или для разработки нового лекарства. Возможны все виды передовых технологий, потому что инженеры изучают физические и химические свойства атома, чтобы изменить их естественные свойства.

Цели обучения

После этого занятия студенты должны уметь:

  • Перечислите основные компоненты и структуру атома.
  • Определите электрический заряд атома и его субатомных частиц.
  • Объясните, как инженеры используют свои знания об атомах для создания новых технологий.

Образовательные стандарты

Каждый урок или задание TeachEngineering соотносится с одним или несколькими научными дисциплинами K-12, образовательные стандарты в области технологий, инженерии или математики (STEM).

Все 100000+ стандартов K-12 STEM, охватываемых TeachEngineering , собираются, обслуживаются и упаковываются сетью стандартов достижений (ASN) , проект D2L (www.achievementstandards.org).

В ASN стандарты иерархически структурированы: сначала по источникам; например , по штатам; внутри источника по типу; например , естественные науки или математика; внутри типа по подтипу, затем по классу, и т. д. .

NGSS: научные стандарты нового поколения — наука
Ожидаемые характеристики NGSS

МС-ПС1-1.Разработайте модели для описания атомного состава простых молекул и расширенных структур. (6-8 классы)

Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

Нажмите, чтобы просмотреть другие учебные программы, соответствующие этим ожиданиям от результатов.
В этом упражнении основное внимание уделяется следующим аспектам трехмерного обучения NGSS:
Наука и инженерная практика Основные дисциплинарные идеи Сквозные концепции
Разработайте модель для прогнозирования и / или описания явлений.

Соглашение о выравнивании: Спасибо за ваш отзыв!

Вещества состоят из атомов разных типов, которые по-разному сочетаются друг с другом. Атомы образуют молекулы размером от двух до тысяч атомов.

Соглашение о выравнивании: Спасибо за ваш отзыв!

Твердые вещества могут быть образованы из молекул или они могут быть расширенными структурами с повторяющимися субъединицами

Соглашение о выравнивании: Спасибо за ваш отзыв!

Явления времени, пространства и энергии можно наблюдать в различных масштабах, используя модели для изучения слишком больших или слишком маленьких систем.

Соглашение о выравнивании: Спасибо за ваш отзыв!

Общие основные государственные стандарты — математика
Международная ассоциация преподавателей технологий и инженерии — Технология
ГОСТ
Колорадо — математика
  • Объясните, почему положительные и отрицательные числа используются вместе для описания величин, имеющих противоположные направления или значения.(Оценка 6) Подробнее

    Посмотреть согласованную учебную программу

    Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

  • Используйте положительные и отрицательные числа для представления количеств в реальном контексте, объясняя значение 0 в каждой ситуации.(Оценка 6) Подробнее

    Посмотреть согласованную учебную программу

    Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

Колорадо — наука
  • Используйте модель частиц материи, чтобы проиллюстрировать характеристики различных веществ. (Оценка 6) Подробнее

    Посмотреть согласованную учебную программу

    Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

  • Вся материя состоит из атомов, которые слишком малы, чтобы их можно было увидеть прямо в световой микроскоп.У элементов есть уникальные атомы и, следовательно, уникальные свойства. Сами атомы состоят из еще более мелких частиц (Оценка 6) Подробнее

    Посмотреть согласованную учебную программу

    Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

  • Найдите свидетельства того, что атомы образуют молекулы, свойства которых отличаются от свойств их компонентов. (Оценка 6) Подробнее

    Посмотреть согласованную учебную программу

    Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

Предложите выравнивание, не указанное выше

Какое альтернативное выравнивание вы предлагаете для этого контента?

Список материалов

Каждой группе необходимо:

  • 4 красных жевательных конфеты
  • 3 зеленые мармеладки
  • 3 мармеладки синие / фиолетовые / белые
  • 4-5 деревянных зубочисток
  • 3 длинные деревянные шпажки
  • 10 маленьких стикеров
  • Рабочий лист Atom

Примечание: мармеладки без сахара лучше подходят для этого вида деятельности.Если используются леденцы с сахарным покрытием, учащиеся должны будут использовать скобы, чтобы прикрепить наклейки с точками к леденцам.

Рабочие листы и приложения

Посетите [www.teachengineering.org/activities/view/cub_mix_lesson1_activity1], чтобы распечатать или загрузить.

Больше подобной программы

Предварительные знания

Студенты должны иметь некоторые знания об атомах как основных строительных блоках материи.

Введение / Мотивация

Вы когда-нибудь задумывались, из чего сделано все вокруг? Состоят ли вещи из крошечных частиц, которые мы не видим? Да, они. Эти крошечные строительные блоки материи называются атомами , и они составляют все, что мы видим вокруг нас, даже нас самих. В этом упражнении мы узнаем об атоме. Мы узнаем о частях атома, его структуре и научимся определять заряд атома.Мы также узнаем, как атомы объединяются в молекулы!

Молекулы можно разбить на атомы, но можно ли на самом деле разбить атом на более мелкие части? Да, оно может. Несколько субатомных частиц составляют атом. Три основных — это протонов, и нейтронов, , которые находятся в ядре или ядре атома, и электронов, , которые плавают в оболочках за пределами ядра. Физики недавно разделили атомы на еще более мелкие субатомные частицы, такие как фермионы (кварки, лептоны, нейтрино, электроны) и бозоны (глюоны, фотоны, гравитроны).Трудно (если не невозможно) определить физические свойства чего-либо на основе количества кварков и лептонов, которые оно содержит. То, что мы видим в нашем мире (вода, дерево, металл, кожа, зубы), лучше понять и организовать с помощью количества протонов, нейтронов и электронов, содержащихся в их атомах (и молекулах). Подобно тому, как мы смотрим на формы различных частей LEGO ™, а не на пластик, из которого они сделаны, сегодня мы будем рассматривать протоны, нейтроны и электроны как «LEGO» материи.

Знаете ли вы, что атомы обладают энергией? Что ж, эти крошечные субатомные частицы постоянно движутся или вибрируют, и мы даже не можем сказать. Например, если вы посмотрите на молекулу воды, она состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода. Электроны в каждом из этих атомов, составляющих молекулу воды, движутся повсюду в своих электронных оболочках или облаках. Самые удаленные электроны в атоме иногда используются совместно с другим атомом. Так образуется молекула. Большой атом кислорода в молекуле воды делит электроны с атомами водорода.

Как такое совместное использование возможно? Ну, это зависит от электрического заряда атома. Каждая из трех наших субатомных частиц в атоме имеет определенный заряд. Протоны имеют положительный заряд или +1 заряд. Электроны имеют отрицательный заряд или заряд –1 для них. Нейтроны нейтральны или не имеют заряда. Когда общий заряд атома нейтрален, тогда имеется равное количество протонов и электронов. Однако если протонов больше, чем электронов, атом заряжен положительно.Если электронов больше, чем протонов, атом заряжен отрицательно. Любой атом с положительным или отрицательным общим зарядом называется ионом .

Как вы думаете, можем ли мы применить наши знания об атомах и их структуре в инженерии? Да! Например, как инженеры узнают, что сталь чрезвычайно прочна? Инженеры знают это, потому что они знают характеристики атомов, из которых состоит сталь. Они знают, как части каждого атома взаимодействуют друг с другом, создавая соединение, обладающее определенными свойствами.Инженеры и ученые даже смогли разработать новые атомы и элементы, обладающие определенными свойствами, которые им необходимы для создания определенных материалов и технологий. Инженеры используют атомы, знание их структуры и того, как они связаны, для создания новых лекарств и продуктов, помогающих людям. Например, инженерам-экологам необходимо знать свойства молекул воды и атомов, из которых состоят молекулы воды, чтобы разработать технологии очистки воды и воздуха для борьбы с загрязнением.

Процедура

Фон

Цель этого упражнения — помочь учащимся понять основную структуру атома.Он состоит из местоположения и заряда протонов, нейтронов и электронов. Кроме того, студенты поймут, что молекулы состоят из атомов так же, как атомы состоят из протонов, электронов и нейтронов.

Учащиеся должны быть осведомлены о неточностях модели леденцов. А именно, модель неправильно отображает расстояния между ядром и электронами. Атомы — это в основном пустое пространство. Например, если бы ядро ​​атома водорода было три мили в ширину и располагалось в Канзасе, его электроны двигались бы по орбите около восточного и западного побережья.

Перед мероприятием

Со студентами

  1. Разделите класс на пары и раздайте по одной копии Atom Worksheet каждой паре.
  2. Раздайте каждой группе леденцы (4 красных, 3 зеленых, 3 синих / пурпурных / белых), зубочистки, шпажки и точки для наклеек.
  3. Попросите учащихся нарисовать «+» на трех точках стикера, «0» на четырех точках стикера и «-» на трех точках стикера.
  4. Попросите учащихся наклеить точки стикера «+» на 3 зеленых леденца для протонов, точки стикера «0» на 4 красных леденцах для нейтронов и точки стикера «-» на 3 синих / пурпурных / белых леденцах для обозначения электроны.Объясните, что «+» означает положительный заряд, «0» означает отсутствие заряда, а «-» означает отрицательный заряд.
  5. Затем попросите учащихся объединить протоны и нейтроны в один кластер (используя сломанные пополам зубочистки), чтобы сформировать ядро. Спросите, какой заряд имеет само ядро, и обсудите, почему. (Ответ: положительно; ядро ​​положительно, потому что оно содержит положительные протоны и нейтральные нейтроны.)
  6. Затем попросите учащихся поместить каждый электрон на один конец вертела и воткнуть другой конец вертела в ядро, чтобы получился целый атом.Спросите, какой заряд у всего атома, и обсудите, почему. (Ответ: атом не имеет заряда, потому что отрицательно заряженный электрон уравновешивает каждый положительно заряженный протон в атоме.)
  7. Попросите студентов удалить один электрон из атома. Какой сейчас заряд у атома? (Ответ: положительный. Если атом теряет электрон (-), он становится положительно заряженным; потому что теперь положительных протонов больше, чем отрицательных электронов. Если атом захватывает электрон (-), он становится отрицательно заряженным; потому что есть теперь больше отрицательных электронов, чем положительных протонов.В электрически нейтральных атомах всегда одинаковое количество электронов и протонов, потому что заряды нейтрализуют друг друга.)
  8. Теперь предложите ученикам собраться вместе с другими учениками, чтобы соединить свои атомы и образовать молекулы. Если элементы доступны, попросите учащихся перемещаться по комнате и собираться вместе с другими учащимися, чтобы знакомить их с простыми молекулами, такими как вода.

Примечание: деятельность адаптирована из Музея науки Майами: http://www.miamisci.org/ph/lpexplain2.html

Оценка

Оценка перед началом деятельности

Atom Detectives : запрашивайте, объединяйте и обобщайте ответы учащихся на следующие вопросы.

  • Кто-нибудь может назвать конкретный тип атома? Сможете ли вы найти такие типы атомов в классе? Попросите учащихся назвать несколько разных атомов и указать, где они могут быть найдены. Например, вода содержит кислород и водород.

Встроенная оценка деятельности

Рабочий лист: Попросите учащихся заполнить Рабочий лист Atom. Просмотрите их ответы, чтобы оценить их уровень владения предметом.

Оценка после деятельности

Сколько стоит? Инженерам может понадобиться знать электрический заряд атома при разработке новых технологий. Попросите учащихся определить общий заряд следующих атомов. Напомните учащимся, что если протонов больше, чем электронов, то атом заряжен положительно.Если электронов больше, чем протонов, атом заряжен отрицательно. (Примечание: эти ионы могут встречаться или не встречаться в природе.)

  • В атоме 6 протонов, 8 нейтронов и 6 электронов. (Ответ: Заряд нейтральный. Атом углерод-14.)
  • В атоме 11 протонов, 11 нейтронов и 10 электронов. (Ответ: Заряд положительный. (+1) Атом натрия.)
  • В атоме 8 протонов, 8 нейтронов и 9 электронов. (Ответ: заряд отрицательный (-1). Атом кислород.)
  • В атоме 7 протонов, 7 нейтронов и 5 электронов. (Ответ: Заряд положительный (+2). Атом — азот.)
  • В атоме 29 протонов, 29 нейтронов и 29 электронов. (Ответ: Заряд нейтральный. Атом — медь.)

Инженерное обсуждение : Задайте вопрос для обсуждения, чтобы студенты задумались о том, как инженерное дело объединяет знания об атомах и атомной структуре. Как инженеры используют знания о физических и электрических свойствах различных атомов? (Ответ: Знание того, что составляет атом и как взаимодействуют субатомные частицы, позволяет инженерам строить более прочные здания, делать более эффективные лекарства и улучшать нашу повседневную жизнь за счет борьбы с загрязнением и потребительских товаров.)

Вопросы безопасности

Следите за тем, чтобы ученики не тыкали своих соседей зубочистками или шпажками, поскольку тонкая структура волокон деревянных зубочисток и шпажек может прокалывать кожу и оставлять неприятные занозы.

Советы по поиску и устранению неисправностей

Напомните студентам, что мармеладки предназначены для обучения, а не для еды.Часто бывает полезно иметь запасной пакет леденцов, чтобы ученики могли разделить и съесть после мероприятия.

Учащиеся могут использовать скобы или клей, чтобы прикрепить точки наклеек, если они не прилипают к мармеладу.

Расширения деятельности

Человеческий атом лития : Это упражнение демонстрирует огромное пространство между ядром и электронами и развеивает распространенное заблуждение о том, что электроны расположены близко к ядру.Попросите учащихся сделать человеческую модель атома лития (такое же количество протонов, нейтронов и электронов, что и в мармеладной активности) на детской площадке или в спортзале. Учащиеся могут носить футболки или кепки того же цвета, если это возможно, чтобы изображать протоны, электроны и нейтроны. Студенты могут добавлять на свои рубашки плюсы, минусы или нули, сделанные из изоленты. Затем попросите учащихся выступить в роли протонов, нейтронов и электронов, при этом «ядро» (протоны и нейтроны) находится как можно ближе к центру игровой площадки, а электроны бегают по краю детской площадки.Эта модель человека немного ближе к масштабу, но все же сильно отличается от относительных расстояний реального атома. В действительности, если ядро, сформированное учениками на игровой площадке, имеет ширину около двух футов (или групповое объятие, состоящее из семи детей), то электроны во внешней оболочке должны фактически находиться в миле от ядра, а не только на край детской площадки!

использованная литература

Miami Museum of Science, The pH Factor, «Atomic Gumdrops», 2001 г., по состоянию на 31 августа 2006 г.http://www.miamisci.org

Министерство здравоохранения и социальных служб США, GirlPower !, для девочек, «Игры и головоломки», по состоянию на 29 февраля 2012 г. http://www.girlpower.com/

авторское право

© 2006 Регенты Университета Колорадо.

Авторы

Брайан Кей; Дарья Котыс-Шварц; Малинда Шефер Зарске; Джанет Йоуэлл

Программа поддержки

Комплексная программа преподавания и обучения, Инженерный колледж, Университет Колорадо в Боулдере

Благодарности

Содержание этой учебной программы по цифровой библиотеке было разработано за счет гранта Фонда улучшения послесреднего образования (FIPSE), U.S. Министерство образования и Национальный научный фонд GK-12, грант № 0338326. Тем не менее, это содержание не обязательно отражает политику Министерства образования или Национального научного фонда, и вы не должны рассчитывать на одобрение со стороны федерального правительства.

Последнее изменение: 19 ноября 2021 г.

Создайте свою модель атома: легкая и увлекательная наука для детей

Мысль о том, что мир построен из крошечных строительных блоков, которые мы не можем видеть, очаровывает детей.Это одна из причин, по которой мне очень нравится этот проект простой модели атома для детей: он показывает им визуально то, что нельзя увидеть.

Сделаем модель атома!

Исследование атомной структуры с детьми

Вероятно, после того, как вы познакомите своего ребенка с концепцией атомов, вы будете отвечать на такие вопросы, как:

  • Атомы составляют эту таблицу?
  • Моя рука?
  • Даже холодильник?

Да-да еще и холодильник.

Детям нравится думать БОЛЬШОЕ, и думать, что это МАЛЕНЬКОЕ — действительно БОЛЬШОЕ.Совместное создание модели атома может помочь им воплотить эту идею в нечто более конкретное.

Что такое атом?

Все состоит из атомов. Они представляют собой самую маленькую часть элемента , которая все еще обладает всеми свойствами этого элемента . Итак, если бы кто-то вручил вам атом гелия, и вы могли бы видеть до молекулярного уровня, вы бы смогли определить, что это гелий, просто взглянув на то, как выглядит атом.

Если кто-то отломил небольшой кусок (достаточно большой, чтобы ощущать вкус) шоколадного печенья, и вы не могли увидеть шоколадную стружку или что он был круглым, как печенье, вы, вероятно, могли бы определить его как печенье с шоколадной крошкой по вкусу.

Вот вроде как это работает только НАМНОГО меньше.

Структура атома:

Атомы представляют собой комбинацию протонов , нейтронов и электронов . Ядро атома выглядит так, как будто протоны и нейтроны сталкиваются вместе, образуя сферический центр. Электроны вращаются вокруг ядра.

Атомный номер атома — это количество протонов в этом атоме.Периодическая таблица элементов . все это упорядочивает. Это как атомная алфавитная система!

Давайте построим его для удовольствия!

Модель Atom для детей

Атомных материалов вам понадобится:

  • поделки помпонов трех цветов в равных количествах
  • проволока для рукоделия
  • пистолет для горячего клея или обычный клей и терпение

Как сделать атом Модель:

1. Каждый из цветов помпонов представляет разные части атома: протон, нейтрон и электрон.

2. Чтобы быть очень простым, сегодня мы создаем нейтрально заряженный атом, поэтому мы будем использовать равное количество протонов, нейтронов и электронов. Предыдущие арт-проекты исчерпали наш запас помпонов, поэтому два примера, которые мы покажем, будут иметь очень маленькие атомные номера .

3. Проволока представляет собой путь электронов . Во-первых, создайте путь для каждого из ваших электронов. Это орбиты вокруг ядра, поэтому сделайте их немного шире в середине и сузить на концах.

4. Наклейте электронную помпону на проволоку горячим способом (концевой стык мы закрыли).

5. Создайте ядро ​​ , склеив протонный и нейтронный помпоны в шар.

В этом примере: синий = протоны, желтый = нейтроны и оранжевый = электроны — эта модель атома имеет два протона, два нейтрона и два электрона, что делает его гелием

6. Сделайте из проволоки короткие стержни стабилизации, чтобы прикрепить пути электронов к ядру .Чтобы сделать эти соединительные элементы изящными и минимизировать видимость, я приклеил «стержень» устойчивости к ядру, а затем прикрепил его на пути электрона под электронным помпоном в исходном соединении.

В этом примере: зеленый = протоны, оранжевый = нейтроны и желтый = электроны — эта модель атома имеет три протона, три нейтрона и три электрона, что делает его литиевым

7. Как только пути электронов / электронов будут прикреплены к ядру, вам нужно будет выполнить настройку атомной орбиты .Чем больше атомный номер, , тем более упорядоченный!

Действия с атомом

  • Во-первых, моим детям понравилось это занятие с атомом. В итоге мы сделали МНОГО атомов. Пока мы создавали каждую из них, мы обсуждали анатомию атома и то, какие части и где принадлежат.
  • Каждый из построенных нами атомов мы искали его атомный номер в Периодической таблице, чтобы увидеть название того, что мы создали. Мне понравилось, как легко это сделать для детей, и несколько раз я искал в Google аббревиатуры и произношения элементов.
  • Рисование атома: После этого урока я заметил, что в каракулях и рисунках мальчиков начали появляться объекты на орбите. Довольно круто, что они интерпретируют эту трехмерную концепцию в двухмерной.

Больше научных развлечений для детей из Блог о детских мероприятиях

Каким был результат построения вашей модели атома? Ваши дети любили исследовать атомы?

Структура материи

Мир статического электричества во многом совпадает с повседневным миром, с которым вы сталкиваетесь.Одежда валяется в сушилке и слипается. Вы идете по ковру, чтобы выйти из комнаты, и получаете удар дверной ручки. Вы снимаете шерстяной свитер в конце дня и видите электрические искры. Во время засухи зимы вы выходите из машины и получаете удар дверью, когда пытаетесь закрыть дверь. Когда вы стягиваете шерстяное одеяло с простыни, видны электрические искры. Вы гладите кошку по шерсти и наблюдаете, как мех встает дыбом. Во время весенней грозы по вечернему небу мчатся молнии.И что самое трагичное, у тебя день с плохой прической. Все это явления статического электричества — события, которые можно объяснить только пониманием физики электростатики.

Не только электростатические явления пронизывают события повседневной жизни, без сил, связанных со статическим электричеством, жизнь, как мы знаем, была бы невозможна. Электростатические силы — как притягивающие, так и отталкивающие по своей природе — удерживают мир атомов и молекул вместе в идеальном равновесии.Без этой электрической силы материальные вещи не существовали бы. Атомы как строительные блоки материи зависят от этих сил. А материальные объекты, в том числе мы, земляне, состоят из атомов, и акты стояния и ходьбы, прикосновения и ощущения, обоняния и вкуса и даже мышления являются результатом электрических явлений. Электростатические силы — основа нашего существования.

Один из основных вопросов, которые следует задать в этом разделе «Класса физики»: как можно заряжать объект и какое влияние этот заряд оказывает на другие находящиеся поблизости объекты? Ответ на этот вопрос начинается с понимания структуры материи.Понимание заряда как фундаментальной величины требует, чтобы мы понимали структуру атома. Итак, мы начинаем этот раздел с того, что многим студентам может показаться кратким обзором раздела из курса химии.

История строения атома

Поиск атома начался как философский вопрос. Именно натурфилософы Древней Греции начали поиск атома, задав такие вопросы, как: Из чего состоит материал , из которого состоит ? Как устроены материальные объекты? Есть ли базовая единица, из которой сделаны все предметы? Уже в 400 г.К., некоторые греческие философы предположили, что материя состоит из неделимых строительных блоков, известных как atomos . ( Atomos по-гречески означает неделимый.) Для этих ранних греков материя не могла быть непрерывно разбита и делиться до бесконечности. Скорее, существовала базовая единица или строительный блок, который был неделим и лежал в основе его структуры. Этот неделимый строительный блок, из которого состоит вся материя, стал известен как атом.

Ранние греки были просто философами.Они не проводили экспериментов для проверки своих теорий. Фактически, наука как экспериментальная дисциплина не стала заслуживающей доверия и популярной практикой до примерно 1600-х годов. Так что поиск атома оставался философским вопросом на протяжении нескольких тысячелетий. С 1600-х годов по настоящее время поиск атома превратился в экспериментальное занятие. Известны несколько ученых; среди них Роберт Бойл, Джон Далтон, Дж. Дж. Томсон, Эрнест Резерфорд и Нилс Бор.

Исследования Бойля (с середины до конца 1600-х годов) газообразных веществ продвинули идею о существовании различных типов атомов, известных как элементы.Дальтон (начало 1800-х годов) провел множество экспериментов, чтобы показать, что различные элементы могут сочетаться в фиксированных соотношениях масс с образованием соединений. Впоследствии Дальтон предложил одну из первых теорий поведения атомов, которая была подтверждена фактическими экспериментальными данными.

Английский ученый Дж. Дж. Эксперименты Томсона с электронными лучами (конец XIX века) привели к открытию отрицательно заряженного электрона и первым идеям о строении этих неделимых атомов. Томсон предложил Plum Pudding Model , предполагая, что структура атома напоминает любимый английский десерт — сливовый пудинг.Изюм, рассыпанный среди сливового пудинга, аналогичен отрицательно заряженным электронам, погруженным в море положительного заряда.

Спустя почти десять лет после Томсона знаменитые эксперименты Эрнеста Резерфорда с золотой фольгой привели к созданию ядерной модели атомной структуры. Модель Резерфорда предполагает, что атом состоит из плотно упакованного ядра с положительным зарядом, известного как ядро ​​ , окруженного отрицательно заряженными электронами. Хотя ядро ​​было уникальным для атома Резерфорда, еще более удивительным было предположение, что атом состоит в основном из пустого пространства.Большая часть массы была упакована в ядро, которое было аномально малым по сравнению с действительным размером атома.

Нилс Бор усовершенствовал ядерную модель Резерфорда (1913), объяснив, что электроны находятся на орбитах вне ядра. Электроны были ограничены определенными орбитами фиксированного радиуса, каждая из которых характеризовалась собственными дискретными уровнями энергии. Хотя электроны могут быть перемещены с одной орбиты на другую, они никогда не смогут занять пространство между орбитами.


Взгляд Бора на квантованные уровни энергии был предшественником современных квантово-механических взглядов на атомы. Математическая природа квантовой механики запрещает обсуждение ее деталей и ограничивает нас кратким концептуальным описанием ее особенностей. Квантовая механика предполагает, что атом состоит из множества субатомных частиц. Три основных субатомных частицы — это протон, электрон и нейтрон. Протон и нейтрон — самые массивные из трех субатомных частиц; они расположены в ядре атома, образуя плотное ядро ​​атома.Протон заряжен положительно. Нейтрон не имеет заряда и считается нейтральным. Протоны и нейтроны прочно связаны внутри ядра атома. За пределами ядра находятся концентрические сферические области пространства, известные как электронные оболочки . Оболочки являются домом для отрицательно заряженных электронов. Каждая оболочка характеризуется своим уровнем энергии. Внешние оболочки имеют более высокий уровень энергии и характеризуются меньшей стабильностью. Электроны в оболочках с более высокой энергией могут перемещаться на вниз на к оболочкам с более низкой энергией; это движение сопровождается высвобождением энергии.Точно так же электроны в оболочках с более низкой энергией можно заставить перемещаться к внешним оболочкам с более высокой энергией путем добавления энергии к атому. Если обеспечить достаточную энергию, электрон может быть удален от атома и освобожден от его притяжения к ядру.


Применение атомной структуры к статическому электричеству

Этот краткий экскурс в историю теории атома приводит к некоторым важным выводам о структуре материи, которые будут иметь огромное значение для нашего исследования статического электричества.Эти выводы кратко изложены здесь:

  • Все материальные объекты состоят из атомов. Есть разные виды атомов, известные как элементы; эти элементы могут объединяться в соединения. Различные соединения обладают совершенно разными свойствами. Материальные объекты состоят из атомов и молекул этих элементов и соединений, благодаря чему разные материалы обладают разными электрическими свойствами.
  • Атом состоит из ядра и обширной области пространства за пределами ядра.Электроны присутствуют в области пространства за пределами ядра. Они заряжены отрицательно и слабо связаны с атомом. Электроны часто удаляются из атома и добавляются к нему в повседневной жизни. Эти явления находятся в центре внимания раздела «Статическое электричество» Класса физики.
  • Ядро атома содержит положительно заряженные протоны и нейтральные нейтроны. Эти протоны и нейтроны не могут быть удалены или возмущены обычными повседневными методами. Это потребовало бы появления ядер высокой энергии в какой-то форме, чтобы нарушить ядро ​​и впоследствии вытеснить его положительно заряженные протоны.К счастью, эти явления с высокой энергией не являются повседневным явлением и, конечно же, не являются предметом данного раздела «Класса физики». Одна несомненная истина этого устройства заключается в том, что протоны и нейтроны останутся в ядре атома. Электростатическое явление нельзя объяснить движением протонов.

Сводка субатомных частиц

Протон

Нейтрон

Электрон

В ядре

Плотно связаны

Положительный заряд

массивный

В ядре

Плотно связаны

Бесплатно

массивный

Внешнее ядро ​​

Слабо связаны

Отрицательный заряд

Не очень массивный

Разнообразные явления будут рассмотрены, исследованы и объяснены в ходе этого раздела «Статическое электричество».Каждое явление будет объяснено с использованием модели материи, описанной вышеупомянутыми тремя утверждениями. Явления будут варьироваться от резинового шара, прилипающего к деревянной двери, до слипания одежды, упавшей в сушилку, до молнии, видимой в вечернем небе. Каждое из этих явлений будет объяснено с точки зрения движения электронов — как внутри атомов и молекул материала, так и от атомов и молекул одного материала к молекулам другого. В следующем разделе Урока 1 мы исследуем, как движение электронов можно использовать, чтобы объяснить, как и почему объекты приобретают электростатический заряд.

Проверьте свое понимание

Используйте свое понимание заряда, чтобы ответить на следующие вопросы. По завершении нажмите кнопку, чтобы просмотреть ответы.

1. ____ — заряженные части атома.

а. Только электроны

г. Только протоны

г. Только нейтронов

г.Электроны и нейтроны

e. Электроны и протоны

ф. Протоны и нейтроны

Структура атома и его частиц —

Общая информация

Предмет (и): Наука

Уровень (и): 9, 10, 11, 12

Предлагаемая технология: Компьютер для докладчика, подключение к Интернету, ЖК-проектор

Ресурс поддерживает чтение в области содержимого: Да
В свободном доступе: Да

Ключевые слова: Атомы, теория атома, электрические заряды субатомных частиц

Извините! Для этого ресурса требуется специальное разрешение, и только определенные пользователи имеют к нему доступ в настоящее время.

Атом в учебной программе по химии: фундаментальная концепция, модель обучения или эпистемологическое препятствие?

  • AAAS. Project 2061: Benchmarks, Американская ассоциация развития науки, доступно по адресу http://www.project2061.org/tools/benchol/bolframe.htm (по состоянию на март 2002 г.), 1993.

  • P.K. Арлин. Когнитивное развитие в зрелом возрасте: пятая стадия ?. Психология развития 11 (5): 602–606, 1975.

    Google ученый

  • г. Бакалар. Философия нет: философия научного разума . Нью-Йорк: Orion Press, 1968 (оригинальное французское издание, опубликованное в 1940 году).

    Google ученый

  • Р. Бен-Цви, Б.-С. Эйлон и Дж. Зильберштейн. Податлив ли атом меди? Журнал химического образования 63 (1): 64–66, 1986.

    Google ученый

  • Вт.Х. Брок. История химии Фонтана . Лондон: Fontana Press, 1992.

    Google ученый

  • Р. Червеллати и Д. Перуджини. Понимание концепции атомной орбиты итальянскими школьниками. Журнал химического образования 58 (7): 568–569, 1981.

    Google ученый

  • M.T.H. Чи, Дж.Д. Слотта и Н. де Леу. От вещей к процессам; Теория концептуальных изменений для изучения научных концепций. Обучение и инструктаж 4: 27–43, 1994.

    Google ученый

  • Г. Клэкстон. Минитеории: предварительная модель для изучения науки, глава 3. В: П.Дж. Блэк и А.М. Лукас (ред.), Дети «Неформальные идеи в науке», стр. 45–61. Лондон: Рутледж, 1993.

    Google ученый

  • Д. Кро, Р. Амуру, М. Шастретт, М. Файоль, Ж. Лебер и М.Маурин. Представления студентов-первокурсников о строении вещества и понятиях кислот и оснований. Европейский журнал естественнонаучного образования 8 (3): 305–313, 1986.

    Google ученый

  • Департамент образования и занятости / Управление по вопросам квалификации и учебных программ. Наука: Национальная учебная программа для Англии . Лондон: DfEE / QCA, 1999.

    . Google ученый

  • р.Водитель. Концепции студентов и изучение науки. International Journal of Science Education 11 (специальный выпуск): 481–490, 1989.

    Google ученый

  • Р. Драйвер, Дж. Лич, П. Скотт и К. Вуд-Робинсон. Понимание молодыми людьми научных концепций: значение исследований для разных возрастов при планировании учебной программы. Исследования в области естественнонаучного образования 24: 75–100, 1994.

    Google ученый

  • р.Драйвер, Дж. Лич, Р. Миллар и П. Скотт. Молодые люди Образы науки. Buckingham: Open University Press, 1996.

    . Google ученый

  • R. Duit, W.-M. Рот, М. Коморек и Дж. Уилберс. Концептуальные изменения с анализом дискурса для понимания познания в разделе «Хаотические системы: к интегративной перспективе обучения в науке». Международный журнал естественнонаучного образования 20 (9): 1059–1073, 1998.

    Google ученый

  • К. Флеминг. Понимание студентами первого курса университета химической связи, доклад, представленный на конференции ASERA ’94, Хобарт, июль 1994 г.

  • D.C. Finster. Развивающая инструкция: Часть 1. Модель интеллектуального развития Перри. Журнал химического образования 66 (8): 659–661, 1989.

    Google ученый

  • К.Gadd and S. Gurr. Батский университет 16–19: химия . Уолтон-он-Темз: Thomas Nelson and Sons Ltd, 1994.

    Google ученый

  • П.Дж. Гарнетт, П.Дж. Гарнетт и М.В. Хаклинг. Альтернативные концепции студентов в химии: обзор исследований и их значение для преподавания и обучения. Исследования в области естественнонаучного образования 25: 69–95, 1995.

    Google ученый

  • Дж.К. Гилберт. Объяснение с помощью моделей. В: M. Ratcliffe (Ed.), ASE Guide to Secondary Science Education . Лондон: Стэнли Торнс, 1998.

    . Google ученый

  • J.K. Гилберт, Р.Дж. Осборн и П.Дж. Феншем. Детская наука и ее последствия для обучения. Научное образование 66 (4): 623–633, 1982.

    Google ученый

  • J.K. Гилберт, К.Бутлер и М. Резерфорд, Маргарет. Модели в пояснениях, часть 1: Лошади для тренировок? Международный журнал естественнонаучного образования 20 (1): 83–97, 1998.

    Google ученый

  • R.J. Гиллеспи. Связь без орбиталей. Химическое образование : 103–106, 1996.

  • А. Голдхаммер. Переводчик Предисловие к Bachelard, Gaston, The New Scientific Spirit. Бостон: Beacon Press, 1984 (оригинальное французское издание, опубликованное в 1934 году).

    Google ученый

  • А.К. Гриффитс и К. Престон. Заблуждения учащихся 12-х классов относительно фундаментальных характеристик атомов и молекул. Журнал исследований в области преподавания естественных наук 29 (6): 611–628, 1992.

    Google ученый

  • Л. Гросслайт, К. Унгер, Э. Джей и К.Л. Смит. Понимание моделей и их использование в науке: концепции учащихся средних и старших классов и экспертов. Журнал исследований в области преподавания естественных наук 28 (9): 799–822, 1991.

    Google ученый

  • А.Г. Харрисон и Д.Ф. Treagust. Ментальные модели атомов и молекул учащихся средних школ: значение для преподавания химии. Научное образование 80 (5): 509–534, 1996.

    Google ученый

  • А.Г. Харрисон и Д.Ф. Treagust. Изучение атомов, молекул и химических связей: пример использования нескольких моделей в химии 11 класса. Научное образование 84: 352–381, 2000.

    Google ученый

  • П. Хьюсон и М. Хьюсон. Роль концептуального конфликта в концептуальном изменении и дизайне научного обучения. Преподавание 13: 1–13, 1984.

    Google ученый

  • Дж. Хадсон. История химии . Бейзингстоук: MacMillan, 1992.

    Google ученый

  • П.М. Джонсон и Р. Готт. Конструктивизм и свидетельства детских идей. Естественное образование 80 (5): 561–577, 1996.

    Google ученый

  • П. Джонсон. Прогресс в понимании детьми «базовой» теории частиц: продольное исследование. Международный журнал естественнонаучного образования 20 (4): 393–412, 1998a.

    Google ученый

  • П.Джонсон. Понимание детьми изменений состояния, связанных с состоянием газа, Часть 1: Кипящая вода и теория частиц. Международный журнал естественнонаучного образования 20 (5): 567–583, 1998b.

    Google ученый

  • Р. Джусти и Дж. Гилберт. История и философия науки через модели: некоторые проблемы в случае «атома». Международный журнал естественнонаучного образования 22 (9): 993–1009, 2000.

    Google ученый

  • Д.А. Крамер. Постформальные операции? Необходимость дальнейшей концептуализации. Человеческое развитие 26: 91–105, 1983.

    Google ученый

  • А. Машхади. Понимание квантовой физики учащимися физики продвинутого уровня, доклад, представленный на ежегодной конференции Британской ассоциации образовательных исследований, Оксфорд, сентябрь 1994 г.

  • Р. Миллар и Дж. Осборн (ред.). После 2000 года: научное образование для будущего .Лондон: Королевский колледж, Лондон: Педагогическая школа, 1998.

    Google ученый

  • Дж. Моррис. GCSE Химия . Лондон: Collins Educational, 1991.

    . Google ученый

  • Э.Ф. Мортимер. Концептуальное изменение или изменение концептуального профиля? Наука и образование 4: 267–285, 1995.

    Google ученый

  • Н.Нерсесян. Конструирование и обучение: роль «методов абстракции» в создании и изучении физики, глава 2. В: R. Duschl and R. Hamilton (Eds.), Philosophy of Science, Cognitive Psychology, and Educational Theory and Practice , pp. 48–68. Олбани, Нью-Йорк: SUNY Press, 1992.

    Google ученый

  • М. Ниаз. От катодных лучей до альфа-частиц и кванта действия: рациональная реконструкция структуры атома и ее значение для учебников химии. Естественное образование 82 (5): 527–552, 1998.

    Google ученый

  • Дж. Д. Новак и Д. Мусонда. Двенадцатилетнее лонгитюдное исследование научного концептуального обучения. Американский журнал исследований в области образования 28 (1): 117–153, 1991.

    Google ученый

  • Дж. Нуссбаум и С. Новик. Альтернативные рамки, концептуальный конфликт и приспособление: к принципиальной стратегии обучения. Преподавание 11: 183–200, 1982 г.

    Google ученый

  • Оксфордская научная программа. Материалы и модели . Оксфорд: Oxford University Press, 1993.

    Google ученый

  • Дж. Петри и Х. Ниддерер. Путь обучения квантовой атомной физике в старших классах. Международный журнал естественнонаучного образования 20: 1075–1088, 1998.

    Google ученый

  • М. Поланьи. Личные знания: к посткритической философии . Чикаго: University of Chicago Press, 1962, исправленная версия (первоначально опубликовано в 1958 году).

    Google ученый

  • K.R. Поппер. Объективное знание: эволюционный подход (исправленное издание). Оксфорд: Издательство Оксфордского университета, 1979 г. (оригинальное издание, 1972 г.).

    Google ученый

  • G.J. Познер, К. Страйк, П. Хьюсон и В.А.Гертцог. Адаптация научной концепции: к теории концептуального изменения. Научное образование 66 (2): 211–227, 1982.

    Google ученый

  • Л. Ренстрём, Б. Андерссон и Ф. Мартон. Представления студентов о материи. Журнал педагогической психологии 82 (3): 555–569, 1990.

    Google ученый

  • Г.И. Сакхейм и Д. Lehman. Химия для медицинских наук , 7-е изд. Нью-Йорк: Macmillan, 1994.

    . Google ученый

  • E.R. Scerri. Модель электронной конфигурации, квантовая механика и редукция. Британский журнал философии науки 42: 309–325, 1991.

    Google ученый

  • E.Р. Шерри. Успешно ли аксиоматизирована Периодическая таблица? Erkenntnis 47: 229–243, 1997.

    Google ученый

  • Э. Шерри. О природе химии. Educación Quimica 10 (2): 74–78, 1999.

    Google ученый

  • H.-J. Шмидт. Ярлык как скрытый убедитель: концепция нейтрализации химиков. Международный журнал естественнонаучного образования 13 (4): 459–471, 1991.

    Google ученый

  • H.-J. Шмидт. Относится ли периодическая таблица к химическим элементам. School Science Review 80 (290): 71–74, 1998.

    Google ученый

  • М. Шайер и П. Адей. На пути к преподаванию естественных наук: когнитивное развитие и учебный план . Оксфорд: Образовательные книги Heinemann, 1981 (представлено).

    Google ученый

  • Дж.П. Смит, А.А. ди Сесса и Дж. Рошель. Переосмысление заблуждений: конструктивистский анализ знаний в переходный период. The Journal of Learning Sciences 3 (2): 115–163, 1993.

    Google ученый

  • Дж. Соломон. Знакомство с энергией — в школе и обществе . Лондон: Falmer Press, 1992.

    . Google ученый

  • J.-P. Сук.Историческая эпистемология Гастона Бачелара и ее значение для естественнонаучного образования. Мышление: философский журнал для детей 6 (4): 8–13, 1988.

    Google ученый

  • Х. Ставриду и К. Соломониду. Концептуальная реорганизация и построение концепции химической реакции в среднем образовании. Международный журнал естественнонаучного образования 20 (2): 205–221, 1998.

    Google ученый

  • К.А. Страйк и Г.Дж. Познер. Концептуальное изменение взгляда на обучение и понимание, Глава 13. В: L.H.T. Вест и А.Л. Пайнс (ред.), Когнитивная структура и концептуальные изменения , стр. 211–231. Лондон: Academic Press Inc., 1985.

    . Google ученый

  • К.А. Страйк и Г.Дж. Познер. Ревизионистская теория концептуальных изменений, глава 5. В: R.A. Душль и Р.Дж. Гамильтон (ред.), Философия науки, когнитивная психология и педагогическая теория и практика .Олбани, Нью-Йорк: State University of New York Press, 1992.

    Google ученый

  • К.С. Табер. Непонимание ионной связи. Химическое образование 31 (4): 100–103, 1994.

    Google ученый

  • К.С. Табер. Аналогия для обсуждения прогресса в изучении химии. School Science Review 76 (276): 91–95, 1995a.

    Google ученый

  • К.С. Табер. Развитие понимания студентов: пример стабильности и лабильности когнитивной структуры. Исследования в области науки и технологического образования 13 (1): 87–97, 1995b.

    Google ученый

  • К.С. Табер. Хлор — это оксид, тепло вызывает плавление молекул, а натрий плохо реагирует с хлором: обзор базовых знаний одного уровня химии. School Science Review 78 (282): 39–48, 1996a.

    Google ученый

  • К.С. Табер. Существуют ли атомы? Химическое образование 33 (1): 28, 1996b.

    Google ученый

  • К.С. Табер. Понимание химической связи — развитие студентов высокого уровня. Понимание концепции химической связи. Кандидат наук. диссертация, Университет Суррея, 1997a.

  • К.С. Табер. Понимание студентами ионной связи: молекулярное или электростатическое мышление? School Science Review 78 (285): 85–95, 1997b.

    Google ученый

  • К.С. Табер. Разделение ядерного притяжения: или я не могу думать о физике в химии. Международный журнал естественнонаучного образования 20 (8): 1001–1014, 1998a.

    Google ученый

  • К.С. Табер. Альтернативная концептуальная основа химического образования. Международный журнал естественнонаучного образования 20 (5): 597–608, 1998b.

    Google ученый

  • К.С. Табер. Альтернативные концептуальные основы в химии. Химическое образование 36 (5): 135–137, 1999.

    Google ученый

  • К.С. Табер. Борьба с неправильными представлениями о химических веществах в классе?: Проект стипендий Королевского общества учителей химии 2000–2001, представленный на ежегодной конференции Британской ассоциации образовательных исследований 2000 года, Университет Кардиффа, суббота, 9 сентября 2000 г. — доступен через линию образования по адресу http: // www.leeds.ac.uk/educol/, 2000a.

  • К.С. Табер. Лекция 2000 г. Исследовательской группы химического образования: Молярные и молекулярные концепции исследования изучения химии: на пути к синтезу, представленная в виде пленарной лекции на заседании «Разнообразие преподавания химии» , организованном группой высшего образования RSC совместно с Исследовательской группой химического образования, в Университете Ланкастера, 5 сентября 2000 г. — доступно через образовательную линию по адресу http://www.leeds.ac.uk/educol/ или на веб-сайте Королевского химического общества по адресу http: // www.rsc.org/lap/rsccom/dab/educ002.htm.

  • К.С. Табер. Множественные структуры?: Свидетельства многообразия концепций в индивидуальной когнитивной структуре. Международный журнал естественнонаучного образования 22 (4): 399–417, 2000c.

    Google ученый

  • К.С. Табер. В поисках оптимального уровня упрощения: пример учения о тепле и температуре. Физическое образование 35 (5), 320–325, 2000d.

    Google ученый

  • К.С. Табер. Уроки химии для университетов ?: Обзор конструктивистских идей. Университетское химическое образование , 4 (2): 26–35 2000e, доступно на http://chemistry.rsc.org/uchemed/uchemed.htm.

    Google ученый

  • К.С. Табер. Несоответствие между предполагаемыми предшествующими знаниями и представлениями учащегося: типология препятствий к обучению. Образовательные исследования 27 (2): 159–171, 2001a.

    Google ученый

  • К.С. Табер. Зыбучие пески: пример концептуального развития как конкуренции между альтернативными концепциями. Международный журнал естественнонаучного образования 23 (7): 731–753, 2001b.

    Google ученый

  • К.С. Табер. Построение структурных концепций химии: некоторые соображения из исследований в области образования. Исследования и практика химического образования в Европе 2 (2): 123–158, 2001c, доступно по адресу http: // www.uoi.gr/conf_sem/ cerapie /

    Google ученый

  • К.С. Табер. Заблуждения в химии: профилактика, диагностика и лечение? (2 тома). Лондон: Королевское химическое общество, 2002a.

    Google ученый

  • К.С. Табер. Концептуализация кванты — освещение основного состояния понимания студентами атомных орбиталей. Образование: исследования и практика в Европе Химия 3 (2): 145–158, 2002b.

    Google ученый

  • К.С. Табер. Составление кванты — исследование границ понимания студентами молекулярных орбиталей. Химическое образование: исследования и практика в Европе 3 (2), 159–173, 2002c.

    Google ученый

  • К.С. Табер. Медиация ментальных моделей металлов: признание приоритета предшествующего обучения учащегося. Естественнонаучное образование (в печати).

  • К.С. Табер и Р. Колл. Химическая связь, глава 9. В: J.K. Гилберт (общий ред.), Химическое образование: научно-исследовательская практика . Kluwer Academic Publishers BV, в печати.

  • К.С. Табер и М. Уоттс. Тайная жизнь химической связи: студенческие антропоморфные и анимистические ссылки на связь. Международный журнал естественнонаучного образования 18 (5): 557–568, 1996.

    Google ученый

  • П.Тагард. Концептуальные революции . Princeton University Press, Oxford, 1992.

    Google ученый

  • G.C. Уотерстон. Переводчик — Предисловие к книге Бачелар, Гастон, Философия Нет: Философия научного разума. Нью-Йорк: Orion Press, 1968.

    . Google ученый

  • Д.М. Уоттс и Д. Бентли. Гуманизация и феминизация школьной науки: возрождение антропоморфного и анимистического мышления в конструктивистском научном образовании. Международный журнал естественнонаучного образования 16 (1): 83–97, 1994.

    Google ученый

  • Д.М. Уоттс и Дж. Гилберт. Загадки в школьной науке: представления студентов о словах, связанных с наукой. Исследования в области науки и технологического образования 1 (2): 161–171, 1983.

    Google ученый

  • М. Уоттс и К.С. Табер. Объяснительный гештальт сущности: представления студентов о «естественном» в физических явлениях. Международный журнал естественнонаучного образования 18 (8): 939–954, 1996.

    Google ученый

  • Т. Вайтман в сотрудничестве с П. Грином и П. Скоттом. Конструирование смысла и концептуальные изменения в обстановке классной комнаты: тематические исследования частичной природы материи . Лидс: Центр исследований в области естественных наук и математического образования — проект «Обучение детей в науке», 1986.

    Google ученый

  • Тайна: структура атома

    Тайна: структура атома — аргументы в пользу косвенных доказательств
      Тайна: структура атома - аргументы в пользу косвенных доказательств  

    Мириам Мид Школа Святого Иосифа
    17949 Дикси Хви.
    Homewood IL 60430
    708-799-0467

    Цель :

    Познакомить учеников средней школы с историей открытия
    каждого компонента атома с помощью косвенных свидетельств путем практического моделирования.

    Необходимые материалы :

    4 коробки (запечатанные) с маркировкой Коробка X с прибл. 4 Электроскоп, состоящий из
    10-15 предметов, т.е. мяч, нож, крышка, ручка 2 канистры с пленкой в ​​каждой
    4 приподнятых (столовых) куска оргстекла, 2 соломинки, вставленные в сухие зерна риса
    , кусочки пенопласта, воздушные канистры, как будто антенна
    рис, шерстяной шарф 4 коробки, Mystery Box Y,
    2 больших глиняных шара; одна с маленькими резиновыми концентрическими кругами, образующими
    шар внутри, другая, с большими мраморными дорожками с определенным # из
    4 ящика, Mystery Box Z, с эллиптическими дорожками, шариками на дорожку
    и определенным количеством шариков на дорожку Большие пластиковые яйца с полым шаром
    внутри, заполненным
    конфетой, представляющей
    субатомных частиц
    Стратегии :
    I.Невидимые явления. 3. 2 чашки с водой, одна на солнце - испарение.
    Мероприятие II - Цель: Mystery Box X может имитировать с помощью косвенных свидетельств
    , как мы можем узнать о структуре атома.
    1. Раздайте запечатанную коробку X, заполненную примерно 10 предметами различных размеров и т. Д.
    2. используя научный метод, определите, что находится в коробке (как?
    действий / реакций)
    3. группа записывает наблюдения, выводы - доклад классу
    4. в обсуждении введите термин «модель»
    5. используя слово «модель», начните список слов, которые необходимо знать (см. IB)
    Мероприятие III - Электроскоп - Цель: продемонстрировать, что атомные частицы,
    невидимые, но должны существовать, могут перемещаться или отрываться
    1. каждая группа получает 2 канистры с пленкой с 2 гнутые соломинки, приклеенные к дну
    канистры с глиной; установите их на расстоянии примерно 6 дюймов
    2.разорвите 2 четырехдюймовых куска прозрачной ленты, прижмите их к твердой поверхности
    , позволяя использовать небольшое количество незакрепленной ленты в качестве ручек
    3. быстро оторвите ленту от поверхности и прикрепите к одной соломке одной канистры
    , повторите для другого куска ленты, но на другой соломке канистры
    4. Пододвиньте канистры ближе - наблюдая за реакцией 2 кусков ленты
    (должны отталкиваться друг от друга)
    5. Возьмите еще 2 куска четырехдюймовой ленты; Поместите липкую сторону на гладкую сторону
    детали 2, снова оставив достаточно незакрепленных для использования в качестве ручек
    6.быстро оторвать ленту; прикрепите к 2 оставшимся соломинкам, наблюдайте за реакциями
    , когда канистры продвигаются вперед и т. д. (должны притягиваться друг к другу)
    7. проведите расческой по волосам и направьте между лентами для дополнительных реакций

    Мероприятие IV - Танцующий рис и цирковые блохи - Цель : (то же, что и в Законе. III)
    1. приподнятый кусок оргстекла (в виде стола - около 8-12 дюймов кв. размещаются под оргстеклом
    .
    3. потрите поверхность шерстяной тканью, создающей «статическое электричество»
    4. понаблюдайте за действием / реакцией объектов под плексигласом
    5. в группах сообщайте о своих наблюдениях - особенно с точки зрения того, что происходит
    и почему
    6. в группах ответьте на следующие вопросы о Act. Я через Закон. IV:
    а. какова взаимосвязь между Act. Я и Действуй. II; Соотношение
    между Закон. III и Закон. IV: а корреляция между всеми четырьмя видами деятельности
    ?
    г. имеют ли эти действия отношение к «невидимым частицам»
    , о которых мы пытаемся узнать?

    Б.Слова, которые нужно знать
    1. Перечислите все подходящие слова, их происхождение и определения (например, atomos, греческий
    не может быть разделен), как они представлены в Модели атома
    2. Список должен включать: модель ядра электрона атома протона
    нейтрона атома Частицы
    II Модели атома
    Мероприятие V - Цель: предоставить справочную информацию об открытии
    субатомных частиц, со студентами, получив уместную информацию,
    разыгрывая каждого ученого
    А.Демокрит - считал, что атом является твердым и неделимым. (дано имя протоны) по всему атому в
    идее «сливового пудинга» (идея шоколадной крошки тоже)
    Д. Резерфорд - доказал существование положительных частиц (эксперимент с золотой фольгой), но
    содержались в центральном ядре, которое он назвал «ядром»
    Э.Чедвик - обнаружил, что нейтроны существуют вместе с протонами в ядре
    Ф. Бор - полагал, что ядро, состоящее из протонов и нейтронов, имеет наибольшую массу
    ; электроны были расположены за пределами ядра, перемещаясь
    по траекториям, называемым энергетическими уровнями
    G. Schrodinger - Теория электронного облака - основное отличие состоит в том, что
    электронов находятся в «вероятных» местах вне ядра на
    энергетических уровнях и что атом в основном пуст. пространство

    III Краткое изложение идей
    Мероприятие VI - (мини-оценка) Предоставляется таблица для заполнения, включающая:
    название частицы и заряды, расположение в атоме и приблизительный размер.
    Мероприятие VII - Мозговой штурм: в группах - Основываясь на ваших нынешних знаниях как ученый
    , обсудите следующее:
    1. На какие вопросы об атоме, по вашему мнению, еще нужно ответить
    ? Перечислите их.
    2. Почему это важно знать?
    3. Запись и отчет.
    Мероприятие VIII - Цель: Распознать две современные модели используемого атома
    : модель Бора и модель электронного облака.
    1. Каждой группе раздаются 2 коробки, помеченные буквами Y и Z.
    2.Как и в случае с ящиком X, научный метод (SM) используется для сбора
    косвенных свидетельств поведения объектов в каждом ящике, уделяя особое внимание
    движению.
    3. запись и отчет по группе
    4. откройте поле Y - решите, какую атомарную модель она представляет; один человек в группе
    рисует модель на доске
    5. Откройте ячейку Z - повторите, как в четвертом шаге
    6. перечислите на доске сходства и различия. пока что о двух рабочих моделях атома.
    1. Выдается большое пластиковое яйцо, по одному на человека - каждое яйцо содержит
    расколотый шарик для пинг-понга (ядро) с набором жевательных резинок и конфет (нейтронов и
    протонов) внутри; равное количество леденцов свободно перемещается вокруг мяча для пинг-понга
    (электроны)
    2. с помощью SM еще раз определите компоненты внутри по количеству, размеру,
    движению, весу / массе, звуку
    3. откройте яйца - теперь отчет на содержании, в частности, только в отношении номера и размера
    . Каковы их корреляции? Обсуждать.
    4. съесть содержимое во время итоговой оценки успеваемости
    Задание X - Мозговой штурм: Цель: представить новые идеи, которые могут быть продолжены
    в тексте или в презентации класса
    1. Где и как искать новую информацию
    2. Взаимоотношения к астрономии
    3. Практическое применение атомных знаний
    4. кварки атомные номера изотопы фотоны
    ионы Периодическая таблица

    IV Окончательная оценка успеваемости:
    Вашу школу посещает делегация ведущих ученых из трех
    технологически богатых стран: Япония, Германия и Канада.Одна из целей
    их визита - определить, имеют ли студенты младших классов средней школы
    полное понимание теории атома, прежде чем направить им приглашение подать заявку на летнюю работу
    , работая во Всемирной комиссии по атомной энергии.
    Чтобы продемонстрировать свои способности в этой области, вы должны сделать следующее:
    A. При наличии предоставленных материалов: канцелярские кнопки трех разных цветов, бумага и картон
    :
    1. Выберите один из элементов, указанных на доске, для использования в качестве ваш пример для
    две модели должны быть нарисованы
    2.Нарисуйте и пометьте все части модели Бора и модели электронного облака
    атома, используя стрелки для представления субатомных частиц
    3. Укажите заряды каждой частицы
    B. Разработайте эксперимент, который докажет существование субатомных частиц.
    Включите все, что вы знаете об атомной теории.
    1. Объяснение может быть дано в форме абзаца (включая, как и почему)
    2. Могут использоваться диаграммы
    3. Если включена футуристическая технология, функции должны быть конкретно объяснены

    Вернуться к указателю химии .

    Author: alexxlab

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.