Атом. Химический элемент. Изотопы. Простые и сложные вещества.

Атом. Химический элемент. Изотопы. Простые и сложные вещества.

Цель: сформировать компетентность учащихся по теме на основе межпредметных связей (физика и химия) в умении применять знания.

Задачи:

• Образовательные – изучить строение, состав атомных ядер, изотопы

• Развивающие – развивать научное мышление при установлении причинно-следственных связей, сравнении химических объектов, применении знаний и умений в новых ситуациях, в том числе, для решения межпредметных проблем; развивать интерес и другие мотивы изучения химии при знакомстве с историей становления идеи о делимости атома в науке и научными работами ученых.

• Воспитательная – формировать умение работать с книгой через групповую работу, воспитание чувства сотрудничества, сотворчества, создание условий для реальной самооценки учащихся.

Тип урока: урок изучения нового материала и первичного закрепления новых знаний.

Оборудование: периодическая система химических элементов Д.И.Менделеева, электронная презентация к уроку, учебник.
Ход урока

I. Организационный этап.

Отметка отсутствующих. Контроль подготовки к уроку. Инструктаж по ТБ.

II. Актуализация и мотивация учебной деятельности.

• Вспомните, что изучает химия?

• Из чего состоят вещества?

• Что такое химический элемент?

Слово “атом” придумал очень давно, более 2500 лет назад, древнегреческий философ Демокрит. С греческого “атом” переводится как “неделимый.

Слайды 1, 4, 5.

Элементы встали вряд,
В ядрах их растет заряд.
Значит столько в нем протонов,
А в округе – электронов.

Есть в ядре еще нейтроны,
Что заряд иметь не склонны.
Ну а то, что в массе дробь,
В том виновен изотоп.

1. Что вы узнали из данной информации?

2. Смысл каких слов вам не понятен?

3. Как вы думаете, о чем пойдет речь на сегодняшнем уроке?

4. Найдите в информации в состав чего входят протоны, электроны, нейтроны?

5. Сформулируйте тему урока (запись темы на доске).

6. Каковы цели сегодняшнего урока?

В истории развития физики одна из самых интересных и увлекательных страниц – это история открытия сложного строения атома. В конце ХI – начала ХII в. идеи о строении атома витали в воздухе, различные догадки ученых создавали духовную атмосферу, в которой, в конце концов, и рождалось открытие, ведь в это время ничего о внутреннем строении атома не было известно.

Частица

Как определить?

Заряд

Масса

Кл

условные единицы

г

а.е.м.

Электрон

По порядковому

Номеру (N)

-1.6 ∙ 10 ^-19

-1

9.10 ∙ 10^-28

0.00055

Протон

По порядковому

номеру  (N)

1.6 ∙ 10 ^-19

+1

1.67 ∙ 10^-24

1.00728

Нейтрон

Ar – N

0

0

1.67 ∙ 10^-24

1.00866

  Состав атомного ядра:

·        В состав ядра входят элементарные частицы (нуклоны) –

            протоны (¹₁p) и нейтроны (¹₀n).

·        Т.к. практически вся масса атома сосредоточена в ядре и m_p ≈ m_n ≈ 1 а.е.м, то округлённое значение A_r химического элемента равно общему числу нуклонов в ядре.

A = N + Z

(А – массовое число, округлённое значение А_r;  N – число нейтронов в ядре; Z – заряд ядра, равный числу протонов)

6. Общее число электронов в электронной оболочке атома N_ē равно числу протонов в ядре и порядковому номеру химического элемента

_(х.э.) = N_ē = Z

Какой вывод можно сделать из полученной информации? (В начале 20 в. разрушились представления о неделимости атома. Атом – сложная частица.)

Модель атома, предложенная Резерфордом, называется …

1. Атом – это частица, состоящая из …

2. В состав ядра атома входят … и …

3. Протон – элементарная частица, имеющая массу приблизительно … и заряд равный … Для протона принято обозначение…

4. Ядро атома имеет… заряд

5. Нейтрон – элементарная частица, имеющая массу приблизительно … и заряд равный … Для нейтрона принято обозначение…

6. Вокруг ядра постоянно движутся …, их заряд – …, а масса – …

7. Масса атома сосредоточена в …, т.к. массой … можно пренебречь.

8. Атом электронейтрален, т.к. …

9. По разности … определяют число нейтронов в атоме.

. Просмотр Слайдов 8–10.)

По полученному тексту попытайтесь составить схему строения атома (работа в группах).

1. Как вы понимаете задание: определить состав атома?
2. Попытайтесь составить алгоритм, т.е. порядок действий, который позволит определить состав атома. Я дам вам подсказки, а вы расставьте их в нужном порядке (Что значит, определить состав атомных ядер? Как можно определить число протонов, нейтронов? Как найти количество электронов в атоме?)

Какие последовательности у вас получились? (на слайде№11 выводится алгоритм, демонстрируется пример):

1. N = – см. ПСХЭ

2. N = Z = число р⁺

3. Число n⁰ = A_r – Z

4. Число е = числу р⁺

Нам известно, что свободные атомы – это одна из форм существования химического элемента.

Другого ничего в природе нет,
Ни здесь, ни там, в космических глубинах:
Все от песчинок малых до планет – 
Из элементов состоит единых. 

В настоящее время известно 114 химических элементов, получены первые атомы элемента с номером 116. Давайте обратимся к периодической системе химических элементов Д.И.Менделеева и посмотрим, какими числами представлены в ней относительные атомные массы элементов? Если масса атома определяется количеством протонов и нейтронов, массы которых выражены целыми числами, то почему относительные атомные массы представляют собой дробные величины?

1) Изменение числа нейтронов в атоме водорода.

Решение задачи: Что произойдет с атомами одного и того же вида, если в их ядра мысленно добавить по 1 нейтрону?
Для примера возьмем атом с самым простым строением – атом водорода.

• Найдите среди моделей ядро этого атома. Сколько протонов он содержит? (Один.) Эта разновидность атома носит название протий (из-за простоты строения).

• Мысленно добавьте в этот атом 1 нейтрон. Изменилась ли масса атома? (Да, она равна массе протона и нейтрона, массу электрона из-за ее очень малой величины не учитываем.)

• Сравните модели ядра протия и полученного атома. Такой атом водорода называют дейтерием. 

• Мысленно добавьте теперь уже в ядро дейтерия один нейтрон. (Далее рассуждения аналогичны выше изложенным.) Полученный атом называют тритием. 
  Итак, мы имеем три модели, три разновидности атомов водорода с различными массами. 
  Как же называют разновидности атомов одного и того же вида (в нашем случае – атомов водорода), имеющие один и тот же заряд ядра атома, но разные массы? Посмотрите в периодической системе химических элементов. В ней всем разновидностям атома водорода отведено одно и то же место. Поэтому, они получили название изотопы (“изос” – равный, одинаковый, “топос” – место), т. е. занимающие одно и то же место.

2) Оформление результатов мысленного эксперимента в тетрадях и на доске (Совместное заполнение таблицы и формулировка понятия “изотопы”.)

Оформим результаты наших рассуждений в тетрадях.

Протий – обычный водород, дейтерий – тяжелый водород, тритий – сверхтяжелый водород

Тяжелый водород содержится в обычном водороде в небольших количествах: на 5 тыс. атомов обычного водорода приходится 1 атом тяжелого.

Вода, в которой протий заменен дейтерием, называется тяжелой. Тяжелая вода характеризуется особыми свойствами: температура замерзания +3,8 С⁰, температура кипения +101,4 С⁰, плотность 1,1г/мл.

В тяжелой воде невозможна жизнь.

Сверхтяжелый водород в природе встречается крайне редко. Доля его ничтожно мала: один атом трития приходится на миллиард миллиардов атомов обычного водорода.

Тритий является радиоактивным изотопом водорода.

Совсем недавно появилось сообщение о новом изотопе водорода с атомной массой равной 4. Насколько трудной была задача обнаружения нового “сверхтяжелого” водорода, говорит время его существования, равное 0, 000 000 000 01 доли секунды.

Так почему же относительные атомные массы химических элементов, указанные в периодической системе Д.И.Менделеева, не целые, а дробные величины?

Это средняя арифметическая величина, в которой учтены не только массы всех изотопов, но еще и процентное содержание в природе. Поэтому получаемые при расчетах величины оказываются не целыми, а дробными.

В ядре атома химического элемента А содержится 11 протонов и 12 нейтронов, а в ядре атома химического элемента В -12 протонов и 12 нейтронов.

Определите, являются ли они: 
– изотопами одного элемента;
– атомами двух химических элементов, у которых одинаковое массовое число; 
– атомами двух разных элементов, находящихся в периодической системе рядом. (Слайд 13)

Собрать, сколько надо, частиц всех сортов,
И атом – пожалуйста, – вот он, готов!
Но в общее дело их вклады неравны…
Так кто же из этих частиц самый главный?
Пузатый протон, флегматичный нейтрон, 
А может быть, юркий малец – электрон?

IV.Закрепление

Итак, предположите, какая же частица в атоме главная? (Постановка учебной проблемы.)

Решение учебной проблемы основывается на известной учащимся информации:

• Нейтрон? Нет, их количество может быть разным

• Электрон? Нет, они могут быть отданы или приняты в ходе химических превращений.

• Относительная атомная масса? Нет, она может быть различной.

Главной характеристикой любого химического эксперимента является содержание в нем протонов, а точнее, значение положительного заряда ядра атома, определяемое числом протонов.

Исходя из этого, дайте современное, новое определение понятия “химический элемент”.

Химический элемент – это совокупность атомов с одинаковым зарядом ядра.

Итак, подведем итог. Вспомни начала урока: Что мы знали? Что хотели узнать? А что же узнали? Слайд 14

Предлагаю вашему вниманию одно из примерных сочинений. Как вы думаете, о чем идет речь в сочинении:

“Атом мне представляется одной большой семьей. В центре семьи, конечно же, родители: очень добрая, заботливая, положительная мама и строгий, но справедливый, словом нейтральный папа. А вокруг них вечные двигатели, вечные прыгатели – дети, которые не присядут ни на минутку. Они словно маленькие “энерджайзеры”, у них много-много дел, им хочется все увидеть, все услышать, все узнать. И чем больше запас их энергии, тем дальше убегают они от родителей. Для того чтобы семья была гармоничной: чтобы дети могли получить хорошее образование, развивать свои способности в музыкальной школе, в изостудии, в танцевальных коллективах, в спортивных секциях и т.д.; чтобы папа и мама могли позволить себе посещать театры, концерты, путешествовать и прочие радости жизни, родители очень много трудятся. Папа выполняет нейтральные дела, а мама – только положительные, за каждое дело они получают единицу зарплаты. Поэтому общая зарплата папы и мамы составляет доход всей семьи. Чем больше в семье детей, тем больше трудятся родители. Вот такой он крошечный, невидимый, но сложный и интересный атом”.

Как вам кажется, ребята, какими научными терминами можно назвать: положительная мама, нейтральный папа, дети, нейтральные дела, положительные дела, единица зарплаты, доход всей семьи?

Далее с учащимися проводится игра “Верю – не верю”. (Слайд 15)

Верите ли вы, что:

1. Только электроны входят в состав атома?

2. Электроны, положительно заряженные частицы?

3. Количество нейтронов и электронов одинаковое?

4. Атомная масса равна количеству нейтронов?

5. У всех элементов одинаковое строение атома?

6. Число протонов в атоме водорода равно 2?

7. Число электронов в атоме углерода равно 6?

V.Рефлексия

В завершении урока прошу закончить следующие предложения:

Сегодня я узнал…
Я удивился…
Теперь я умею…
Я хотел бы…

VI.Домашнее задание. (Слайд 16)

1. Прочесть параграфы 1

2. Используя изученные на уроке термины, составить кроссворд по теме “Строение атома”

3. Сочинить историю в любом жанре (сказка, басня, детектив и т.д.): на что, по-вашему, похож атом.