Тема: «Строение атома. Опыт Резерфорда».
Цель: изучить строение атома, отработать навыки определения состава атома, состава ядра атома по периодической системе химических элементов, расширить представлений учащихся о физической картине мира.
Оборудование: компьютер, мультимедийный проектор, периодическая таблица
Ход урока.
I. Организационный момент.
II. Актуализация знаний.
- Какие частицы входят в состав в разные виды излучения?
- Расскажите, что вызнаете о фотонах.
-Как возникает световое давление?
- В чем заключается химическое действие света?
- Назовите применение фотоэффекта.
- Сформулируйте законы фотоэффекта. Во 2 законе речь идет об электронах. В состав чего они входят?
- Каковы были взгляды о строении вещества в древности?
- Как переводится с греческого слово «атом»?
- Какое явление стало свидетельством сложного строения атома?
- Какие заряды существуют в природе? Каким образом они взаимодействуют друг с другом?
III. Изучение нового материала.
На краю Млечного Пути, вокруг звезды средней величины, вращается голубой шар. Это – Земля, а голубизна – Океан. На планете много веществ и различных химических элементов, которые отличаются друг от друга мельчайшими частицами, именуемыми молекулами и атомами.
Оказывается, любая песчинка – действительно, целая Вселенная, ибо включает в себя почти столько же мельчайших частиц, сколько звезд содержится во всей Метагалактике.
Из этих частиц состоит и камень, одиноко лежащий на обочине дороги, и маленький цветок, радующий нас своей красотой, и пушистые облака, неторопливо плывущие по голубому небу. Скажите, какие явления доказывают нам, что любое тело состоит из частиц? (явление диффузии, броуновское движение, наконец, фотографии, полученные с помощью электронного микроскопа).
“Что такое эти атомы и молекулы? Как они устроены? ” – эти вопросы давно задавал себе человек. И искал ответы. И открыл, что атом – это “беспокойное хозяйство” из протонов, нейтронов и электронов. езерфорд сказал: “Теперь я знаю, как выглядит атом”. А вы знаете?
Давайте вспомним все, что знаем об атоме. Ключевые фигуры в создании модели атома: Демокрит – высказал идею, что все тела состоят из неделимых частиц – атомов, Томсон – открыл электрон и предложил первую модель атома, Резерфорд – планетарная модель атома, Чедвик – открыл нейтрон, создав окончательный вариант планетарной модели атома.
В конце XIX - начале XX в. идеи о строении атома витали в воздухе, различные догадки ученых создавали духовную атмосферу, в которой, в конце концов, и рождалось открытие, ведь в то время ничего о внутреннем строении атома не было известно.
“Атом” в переводе с греческого - неделимый. Но Дж. Дж. Томсон открывает в 1897 г. электрон, который входит в состав атома. Поэтому был сделан вывод о сложном строении атома. Первая достаточно разработанная модель атома была предложена английским физиком Дж. Дж. Томсоном в
1903 году. Ее назвали – “пудинг”, начиненный изюмом, где атом – это однородный шар из положительно заряженного вещества, в котором находятся электроны. Суммарный заряд электронов равен положительному заряду атома, следовательно, атом имеет заряд равный нулю. Для устойчивости атома необходимо, чтобы электроны располагались концентрическими слоями, в каждом слое определенное число электронов. Томсон с помощью данной модели объяснил ряд физических явлений. Например, хорошая проводимость металлов объяснялась тем, что атомы
металлов легко теряют часть электронов. В дальнейшем была использована верная идея о слоях электронов в атоме, а также о потере атомами электронов. Согласны ли вы с этой моделью? Ваша версия строения атома? (Атом состоит из ядра и движущихся вокруг него электронов). Данную модель атома предложил Эрнст Резерфорд. Как он пришел к этой версии?
Опыт Резерфорда: Альфа-частицы от радиоактивного источника, пройдя через диафрагму, попадают на тонкую фольгу из золота. Она имеет толщину около микрона, т. е. состоит приблизительно из 3000 атомных слоев. Большая часть альфа-частиц легко проходит через фольгу, мало отклоняясь. Но некоторые, редкие альфа-частицы отклоняются на значительные углы и даже на углы, близкие к 180°, т. е. отбрасываются назад. Как можно объяснить столь разные углы отклонения альфа-частиц?
Результаты опыта можно объяснить следующим образом. Альфа-частицы, проходя через фольгу, проходят сквозь атомы золота. Это возможно потому, что легкие электроны почти не влияют на движение тяжелой альфа-частицы. Так как они в большинстве случаев отклоняются на малые углы, атомы в большей части своего объема заполнены электронами и лишь небольшую их часть занимает
положительно заряженное вещество. Эта центральная часть атома получила название ядра. Из опытов следует, что ядро и отталкивает альфа-частицу, причем тем сильнее, чем ближе к ядру она проходит.
Из опытов Резерфорда можно сделать вывод о планетарной модели атома. В центре расположено положительно заряженное атомное ядро. Радиус ядра имеет размер 10-12 см (10-14 м). В нем сосредоточен весь положительный заряд атома и почти вся масса атома. В целом атом нейтрален. Поэтому число внутриатомных электронов равно заряду ядра и номеру элемента в периодической системе. Заряд же ядра определяется формулой q = Z*e, где Z - порядковый номер элемента в периодической системе, а е - модуль заряда электрона.
Джеймс Чедвик является английским физиком, учеником Эрнеста Резерфорда. В 1932 он открыл нейтроны. Существование данной частицы предсказывал еще Резерфорд за 10 лет до опытов Чедвика. Новая частица отличается от протонов, открытых еще Резерфордом в 1919 году, электрическими свойствами, но очень близка к ним по массе и размеру. Чедвик доказал, что ядра атомов тоже делимы! Они состоят из протонов и нейтронов, которые связаны между собой мощным ядерным воздействием. Так как в целом атом электрически нейтрален, а заряд протона равен
модулю заряда электрона, то число протонов в ядре равно числу электронов в атомной оболочке. Следовательно, число протонов в ядре равно атомному номеру элемента Z в периодической системе элементов Сумму числа протонов Z и нейтронов N в ядре называют массовым числом и обозначают буквой А: А=Z+N Массовое число ядра равно округленной до целого числа относительной атомной массе элемента.
IV. Закрепление изученного материала.
А). Беседа по вопросам.
1. Каково же строение атома? (Атом состоит из электронов и ядра. Электроны движутся вокруг положительно заряженного ядра. Ядро состоит их протонов и
нейтронов. Заряд протона равен заряду электрона по модулю. Нейтрон не имеет заряда).
2. Как располагаются электроны вокруг ядра? ( Электроны в атоме располагаются на оболочках. Оболочки обозначаются в порядке латинского алфавита. Первая оболочка, самая близкая к ядру имеет имя К – на ней всегда располагается два электрона (кроме атома водорода, где всего один электрон), вторая – L (не более 8 электронов), третья – M, четвертая – N, пятая – O, шестая – P, седьмая – Q. Число слоев соответствует периоду элемента в таблице. Число электронов на последнем слое – группе элементов).
Б). Решение задач.
1. Заполнить таблицу:
Химический элемент | Ядро | Число электронов |
Число протонов | Число нейтронов | |
23 11Na | ||
19 9F | ||
107 47Ag | ||
247 96Cm | ||
257 101Md |
Задача «Нарисовать схемы распределения электронов по слоям у атомов брома, магния, кремния.»
V. Итог урока.
VI. Домашнее задание: § 93. Упр.№12 (4).
