Атомная структура

Build an Atom by PhET Interactive Simulations, University of Colorado Boulder, licensed under CC-BY-4.0 (https://phet.colorado.edu)

Цель:

• Научиться описывать главные частицы атома и их расположение в атоме.
• Понять структуру атома.
• Сборка атомов с помощью различных комбинаций протонов, нейтронов и электронов.

Эта виртуальная лаборатория предназначена для использования на уроках естествознания по следующей теме:

• 6 класс. Глава I. «Какова структура атома?”

Виртуальный эксперимент

Моделирование атомообразования позволяет учащимся гибко изучать, как изменение количества протонов, нейтронов и электронов влияет на элемент, заряд и массу сконструированного атома. 

На рисунке ниже показаны функции, которые выполняет каждая кнопка.

Характеристика частиц (заряд)

В нормальных условиях атом электронейтрален, то есть не имеет заряда: в его ядре столько электронов, сколько протонов.

Ядро атома положительно заряжено.

Частицы	Масса	Заряд	Примечание
протон	1	+1	Число протонов равно порядковому номеру элемента
нейтрон	1	0	Количество нейтронов определяется по формуле. Эту формулу вы узнаете на уроке химии.
электрон	0	-1	Число электронов равно порядковому номеру элемента

Ход работы:

Шаг 1. Запустите симуляцию: вам будет предложено 3 различных режима: “Atom”, “Symbol” и “Game”. В этой работе вы будете использовать режим “Atom». 

Шаг 2. На экране представлен пустой каркас атомной модели и его атомные частицы (протон, нейтрон, электрон). Структура атома называется планетарной моделью. В центре атома находится атомное ядро, а вокруг ядра вращаются электроны. Электроны постоянно находятся в движении по определенным орбитам. Атомное ядро состоит из протонов и нейтронов. Эти частицы неподвижны в ядре.

Шаг 3. Вы можете переместить частицы в атомную модель, удерживая левую кнопку мыши. Поместите протон в центр атома. На экране сразу же появится название элемента. Справа вы можете увидеть символ элемента, образованного в периодической таблице.

Шаг 4. В нижнем разделе показаны заряд и массовое число элемента. Заряд элемента зависит от протонов и электронов, а массовое число – от протонов и нейтронов.

Шаг 5. Вы можете указать или скрыть имя элемента, установив флажок в разделе “Show”. Две другие кнопки, которые вам сейчас не нужны, будут изучены в старших классах. Эти кнопки показывают, является ли нейтральный атом или ион, стабильным или нестабильным.

Шаг 6. Атом водорода состоит из 1 протона и 1 электрона. Поэтому расположите электрон на орбите. Заряд элемента изменится на «0». Атом водорода готов.

Шаг 7. Вы можете представлять электроны как на орбиталях, так и в виде электронного облака.

Шаг 8. Следующий элемент в таблице – гелий. Он состоит из 2 протонов, 2 нейтронов и 2 электронов. Добавьте один протон к ядру атома. Количество протонов определяет положение элемента в периодической таблице, поэтому, добавляя протоны, вы перемещаетесь по ней.

Шаг 9. Поместите два нейтрона рядом с протоном в ядре атома.

Шаг 10. Расположите два электрона на орбите. Атом гелия готов. Заряд элемента равен «0», а массовое число – «4».

Шаг 11. Следующий элемент – литий. Он состоит из 3 протонов, 4 нейтронов и 3 электронов. Создайте элемент.

Шаг 12. Положение элемента в периодической таблице Менделеева определяется количеством протонов. Количество электронов в нейтральном атоме равно количеству протонов. Массовое число зависит от протонов и нейтронов. Хотя теперь вы можете правильно установить количество протонов и электронов, для вычисления количества нейтронов вам потребуется формула, изучаемая в старших классах.

Таким образом, вы можете найти количество частиц в других элементах, посмотрев их в интернете. Ниже приведено количество частиц в 10 элементах, расположенных после лития.

Элемент	протон	электрон	нейтрон
Бериллий	4	4	5
Бор	5	5	6
Углерод	6	6	6
Азот	7	7	7
Кислород	8	8	8
Фтор	9	9	10
Неон	10	10	10
Натрий	11	11	12
Магний	12	12	12
Алюминий	13	13	14

Заключение

С помощью виртуального моделирования учащиеся познакомились со структурой атома. Было показано, что химические вещества находятся в определенной последовательности в периодической таблице Менделеева в соответствии со свойствами каждого элемента.

Русские переводы английских терминов:

• Atom – Атом
• Protons – Протоны
• Neutrons – Нейтроны
• Electrons – Электроны
• Element – Элемент
• Periodic table –  Периодическая таблица
• Net charge – Заряд
• Mass number – Число массы 
• Neutral/Ion – Нейтральный элемент/Ион
• Stable/Unstable – Постоянный/Непостоянный
• Orbits – Орбиты
• Cloud – Электронное облако