Тема: «Строение атома. Опыт Резерфорда».

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 Менделеева Д.И.
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. Однажды Э.Резерфорд 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 Д.И. Менделеева 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
Ядро
Число электронов
элемент
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).