Состав и строение атома

Состав и строение атома

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

Тема проекта: Состав и строение атома

Данная виртуальная лаборатория предназначена для использования на уроках химии по темам:

  • 7 класс. Глава III. “Атомы. Молекулы. Вещества.”

Цель виртуальной лабораторной работы:

  • Изучить строение атома, его составные части и их влияние на свойства элемента.
  • Создавать атомы, размещая протоны, нейтроны и электроны в соответствующих местах.
  • Наблюдать влияние изменения атомной структуры: понимать, как различные комбинации протонов, нейтронов и электронов влияют на элемент и его свойства.
  • Связать атомную структуру с периодической таблицей: распознать взаимосвязь между количеством протонов и положением элемента в периодической таблице.

Практическая часть

video
play-rounded-fill

Характеристика частиц атома

Таблица 1

ЧастицыМассаЗарядПримечание
протон1 +1Число протонов равно порядковому номеру элемента
нейтрон1 0Число нейтронов находят по формуле:N=А r  -Z , А r  — массовое число атома, Z — число протонов
электрон0 -1Число электронов равно порядковому номеру элемента

Виртуальный эксперимент №1: Строение атома

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

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

  1. Известно, что в построении атома каждая субатомная частица имеет свое место. Например, протон и нейтрон образуют ядро атома в центре.  Электроны вращаются вокруг ядра на орбиталях. Такая модель атома называется планетарной. 

  1. 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.

  1. В данном случае мы видим, что наш образовавшийся атом — это ион водорода. Добавьте электрон, чтобы превратить его в нейтральный атом. В результате заряд атома меняется с положительного на нейтральный. А массовое число остается неизменным. Почему?

  1. Вы можете представлять электроны в виде орбиталей или электронного облака.

  1. Добавьте еще протонов. Обратите внимание на периодическую таблицу. Что вы заметили? Количество протонов определяет положение элемента в периодической таблице, поэтому, добавляя протоны, вы сможете перемещаться по периодической таблице.

  1. Нажмите кнопку Reset и перезапустите симуляцию. Установите флажок в отделе Stable/Unstable.

  1. Теперь постройте атом гелия. Атом гелия занимает второе место в периодической таблице. Следовательно, он содержит 2 протона и 2 электрона. Поместите указанное количество частиц в атом. Что вы заметили? Почему атом гелия в данном состоянии нестабилен?

  1. Чтобы сделать атом стабильным, добавьте к нему нейтронов. Для этого определите количество нейтронов по формуле, приведенной в Таблице 1. В данной нам периодической таблице массовое число элемента не указано, поэтому используйте основную периодическую таблицу Менделеева.

Виртуальный эксперимент №2: Символ химического элемента

  1. Перейдите в режим “Symbol». Здесь массовое число и заряд атома указаны как части символа элемента. С помощью этого раздела вы можете понять, что означают числа в символах элементов, представленных в периодической таблице.

  1. Составьте символы элементов водорода и гелия. Для этого повторите действия из первого эксперимента. Что влияет на изменение массового числа и заряда атома?

  1. Теперь перейдите в режим “Game”, чтобы закрепить полученные знания. В этом разделе представлены 4 разных игр. Каждая игра состоит из 5 этапов. В левом нижнем углу экрана отображается изображение часов. Нажав на него, вы можете соревноваться со своим партнером на скорость.

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

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

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

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

Заключение

Благодаря данной виртуальной лабораторной работе ученики узнали, что атомы состоят из протонов, нейтронов и электронов. Манипулируя виртуальными частицами атома, они наблюдали, как изменение их структуры влияет на элемент и его свойства. Важно отметить, что они обнаружили связь между количеством протонов и расположением элемента в периодической таблице Менделеева.

Словарь 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

Symbol — Символ элемента

Find the element — Найди элемент