Движение электронов в атомах. Энергетические уровни

Таблица 1

Частицы	Масса	Заряд	Примечание
протон	1	+1	Число протонов равно порядковому номеру элемента
нейтрон	1	0	Число нейтронов находят по формуле:N=А r  -Z , А r  — массовое число атома, Z — число протонов
электрон	0	-1	Число электронов равно порядковому номеру элемента

1. Запустите симуляцию. Вы будете использовать  два разных режима, также в конце сыграете в различные игры для закрепления полученных знаний. Сначала выберите режим «Atom».

2. На экране представлена пустая модель атома и частицы, из которых она состоит. Удерживая левую кнопку мыши, вы можете перетащить их в атомную модель.

3. Поместите частицу протона в центр атома. На экране сразу же появится название элемента. Справа изображена периодическая таблица, в ней вы можете увидеть символ образованного элемента. В нижнем разделе показаны заряд и массовое число элемента. Кроме того, установив флажки в разделе «Show» вы сможете показать или скрыть название элемента, является ли он нейтральным атомом или ионом, стабильным или нестабильным.

4. Добавьте электрон к атомной модели. Поместите его на внешнюю орбиталь. Что вы заметили? Периодический номер элемента в периодической таблице соответствует количеству его занятых энергетических уровней. Например, элемент водород находится в первом периоде периодической таблицы. Это означает, что у него есть только один занятый энергетический уровень.

5. Постройте атом Гелия. Судя по периодической таблице, элемент гелий имеет порядковый номер 2 и периодический номер 1. Следовательно, он имеет 2 протона, 2 электрона и 1 энергетический уровень, что означает оба электрона расположены на первом энергетическом уровне.

6. Изучите последовательность расположения электронов на орбиталях на примере атома лития. Литий занимает третье место в периодической таблице. Следовательно, он содержит 3 протона и 3 электрона. Расположите частицы по местам. Вы можете заметить, что третий электрон находится на втором энергетическом уровне. Это означает, что только два электрона могут находиться на первом энергетическом уровне.

7.  Установите флажок в отделе Stable/Unstable. Вы можете заметить, что образовавшийся атом непостоянный. Добавьте к нему нейтронные частицы, чтобы сделать его постоянным. Для этого определите количество нейтронов по формуле, приведенной в Таблице 1. В данной нам периодической таблице не указано массовое число элемента, поэтому используйте основную периодическую таблицу Менделеева.

8. Постройте атом Неона. Для этого повторите шаги 5-6. В периодической таблице порядковый номер неона равен 10, а номер периода равен 2. Это означает, что он содержит 10 протонов, 10 электронов и два энергетических уровня. Массовое число равно 20, а значит, число нейтронов равно 10. Расположите частицы по местам. Вы можете заметить, что на втором энергетическом уровне расположены восемь электронов. Номер группы, в которой находится элемент в периодической таблице, указывает количество электронов на последнем уровне. Проверьте в какой группе находится атом неона. Делайте выводы.

9.  Теперь, чтобы подвести итоги работы, перейдите в раздел “Game” и проверьте свои знания. В этом разделе представлены 4 разных игр. Каждая игра состоит из 5 этапов. В левом нижнем углу экрана отображается изображение часов. Включив его, вы можете соревноваться со своим партнером на скорость.

10. Первая игра называется “Угадай элемент!». Вы должны определить символ элемента, скрывающийся в периодической таблице, по заданной атомной модели.

11. Во второй игре вы будете определять массовое число и заряд атома.

12. В третьей вы должны добавить недостающую информацию в символ элемента.

13. В четвертой игре вам нужно определить элемент, создав его символ.

Заключение

В ходе этой виртуальной лабораторной работы ученики изучили частицы атома: протоны, нейтроны и электроны. Кроме того, они провели эксперименты с последовательностями расположения электронов на энергетических уровнях. В результате эксперимента ученики выявили связь между энергетическими уровнями и положением элемента в периодической таблице.

Словарь терминов

Atom — Атом

Protons — Протоны

Neutrons — Нейтроны

Electrons — Электроны

Element — Элемент

Periodic table —  Периодическая таблица

Net charge — Заряд

Mass number — Массовое число

Neutral/Ion — Нейтральный элемент/Ион

Stable/Unstable — Постоянный/Непостоянный

Orbits — Орбитали

Cloud — Электронное облако

Symbol — Символ элемента

Find the element — Найди элемент