Интегрированный урок-семинар Опыт Резерфорда
план-конспект занятия по физике (11 класс)
Интегрированный урок-семинар Опыт Резерфорда
Скачать:
Предварительный просмотр:
Интегрированный урок-семинар "Атом и его строение". 11-й класс
Тип урока: интегрированный урок-семинар
Цель урока: формирование системы научных знаний о строении материи, в частности о строении атома.
Задачи урока:
- Расширить, углубить, обобщить и систематизировать знания об атоме и его строении.
- Показать вклад русских ученых в теорию строения атома.
- Продолжить формирование научной картины мира.
- Расширить кругозор учащихся фактами из истории науки.
- Продолжить формирование информационной культуры учащихся.
- Продолжить формирование навыков самостоятельной работы с дополнительной литературой, ПО ПК, сетью Интернет.
- Развивать память, мышление, речь, умение выступать перед аудиторией.
- Способствовать формированию устойчивых межпредметных связей физики с химией, информатикой, математикой, историей естествознания.
Оборудование: фильм «Опыт Резерфорда», компьютер, проектор, экран.
Компьютерное обеспечение урока:
- ЦОР, используемые для подготовки ЭП:
- Виртуальная школа Кирилла и Мефодия: «Уроки физики 11 класс», «Уроки химии 8 класс», «Уроки химии 11 класс», «Уроки физики 9 класс»
- Я. Боревский Курс физики XXI века для школьников и абитуриентов.
- Электронные презентации учащихся:
- Эволюция учения об атоме (Приложение 1).
- Опыты, разрушившие представление о неделимости атома (Приложение 2).
- Модели атомов (Приложение 3).
- Планетарная модель атома (Приложение 4).
- Атом в химии (Приложение 5).
- ЦОР, используемые на уроке:
- РЕПЕТИТОР по физике Кирилла и Мефодия (электронный тест «Опыт Резерфорда»)
- ФИЗИКА 7-11 класс /ваш репетитор/ 2 CD, TeachPro (анимационная модель строения атома, видеоролик с демонстрацией опыта Резерфорда).
Видео-демонстрации: планетарная модель атома, опыт Резерфорда.
Используемые педагогические технологии: ЛОСО, ИКТ-технологии
План урока:
- Организационный момент – 2 мин.
- Изучение нового материала – 25 мин.
- Первичное осмысление и закрепление – 6 мин.
- Домашнее задание – 2мин.
- Подведение итогов урока. Рефлексия. – 5 мин.
Ход урока
Деятельность | |
учителя | ученика |
I. Организационный момент | |
Приветствие учащихся. | Приветствие учителя. |
II. Изучение нового материала | |
План семинара: | Выступления учащихся с сообщениями по вопросам плана, демонстрация презентаций. |
III. Первичное осмысление и закрепление | |
Организация компьютерного тестирования с помощью локальной сети по программе «Репетитор по физике, Виртуальная школа КиМ» | Тестирование по теме «Опыт Резерфорда» |
IV. Домашнее задание | |
| Описать планетарную модель атома Резерфорда |
V. Подведение итогов урока. Рефлексия. | |
Оценка работы учащихся на уроке. |
|
Учитель заблаговременно определяет тему, цель и задачи семинара, планирует его проведение, распределяет задания между учащимися с учетом их индивидуальных возможностей, подбирает вместе с учащимися литературу, проводит консультации, проверяет подготовленные к семинару материалы: конспекты, презентации.
Материал распределялся следующим образом.
Проведению семинара предшествовала довольно большая подготовка учащихся:
- сбор и изучение необходимой литературы,
- поиск информации в сети Интернет,
- работа с электронными носителями в школьной медиатеке,
- составление плана выступления,
- подбор и группировка материала по теме,
- подготовка сообщения, доклада и электронной презентации,
- оформление и представление собранной информации.
Организационный момент.
Семинар начинается вступительным словом учителя, в котором он напоминает тему, задачи, порядок проведения семинара.
Открыт 1 слайд (Приложение 7)
На протяжении нескольких лет, на уроках природоведения, физики, химии вы получали различные сведения о строении вещества, молекулах, атомах. Сегодня на семинаре мы попытаемся, все ваши знания систематизировать, расширить и по возможности углубить, чтобы Вы имели единую систему понятий о строении материи. На уроке мы проследим, в хронологической последовательности, тот сложный путь, который прошла наука о строении вещества, вспомним имена ученых, которые внесли весомый вклад в развитие учения об атоме. В конце урока будет проведено тестирование по теме «Строение атома», поэтому к основной теме урока, она выделена на слайде, отнеситесь с повышенным вниманием. В конце урока вы должны знать: (слайд 2)
- какая модель атома принята в качестве основной
- почему она названа планетарной
- цель опыта Резерфорда, элементы экспериментальной установки, условия осуществления, этапы проведения опыта, результаты
- плюсы и минусы модели атома Резерфорда
уметь: объяснять планетарную модель атома на основе результатов опыта Резерфорда, рассказывать об опыте Резерфорда, давать описание планетарной модели атома.
План семинара у всех записан в тетради. В ходе семинара Вы будете составлять хронологическую таблицу «Развитие представлений о строении атома». Поэтому сделайте заголовок и начертите ее. (слайд 3)
№ | Дата | Ученый | Что сделано | Значение для науки |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Изучение нового материала
Переход на слайд 2 с планом семинара, а из него на ученические презентации.
Приступаем к первому вопросу.
Выступления учащихся с сообщениями по вопросам плана, демонстрация презентаций.
Тексты сообщений учащихся в приложении. (Приложение 6)
Учитель ведет семинар, при необходимости дополняет или комментирует выступления учащихся.
Подводя итоги, отмечает положительное, анализирует содержание, форму выступления учащихся, указывает недочеты.
Закрепление. Тестирование по основному вопросу урока.
Рефлексия. Подведение итогов.
Литература:
- Астафуров В.И., Бусеев А.И. Строение вещества: книга для учащихся. – 2-е изд. перераб. – М.: Просвещение, 1983. – 160с., ил.
- Большая серия знаний в 20 томах. Физика, том 10/ - М.: ООО «Мир книги». 2003. – 128с.: ил.
- Блудов М.И. Беседы по физике. Ч.2. Учебное пособие для учащихся/ под ред. Л.В. Тарасова. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Просвещение, 1985. – 208с., ил.
- Большая школьная энциклопедия, т 1. Естественные науки (автор составитель С. Исмайлова). М.: Русское энциклопедическое товарищество, 2004. – 704с.
- Глазунов А.Т. и др. Квантовая физика. Методика преподавания физики в средней школе./пособие для учителя под ред. Пинского А.А./ М.: «Просвещение» - 1989 год, - 270с.: ил.
- Гуревич А.Е. и др. Физика. Химия. 5-6 класс: учебник для общеобразовательных учреждений – 5-е изд., стереотип. – М.: Дрофа, 2004. – 192 с.: ил.
- Мощанский В.Н., Савелова Е.В. История физики в средней школе/Библиотека учителя физики/ М.: «Просвещение» - 1981 год. 205с.: ил.
- Пуинг Д.М., Вивес Ж.П. Физика Школьный атлас /перевод с испанского В. Михайлова/ Москва «Росмэн», 1998, 90с., цв.ил.
- Рейд С., Фара П. История открытий /энциклопедия/ перевод с английского А.М. Голова, Москва «Росмэн» 1997, 150с.: цв. ил.
- Энциклопедический словарь юного физика.
- Энциклопедический словарь юного химика.
Предварительный просмотр:
Подписи к слайдам:
Строение атома. Опыты Резерфорда
Гипотеза о том, что вещества состоят из большого числа атомов, зародилась свыше двух тысячелетий назад. Позиция Демокрита: «Существует предел деления – атом». Позиция Аристотеля: « Делимость вещества бесконечна».
Конкретные представления о строении атома развивались по мере накопления физикой фактов о свойствах вещества 1887г. - Дж. Дж. Томсон доказал существование электрона, измерил его заряд и массу. 1887г. - В. Вебер впервые высказал мысль об электронном строении атома ( электроны входят в состав атома) 1905г.- Ф. Линдеман утверждал, что атом кислорода имеет форму кольца, а атом серы- форму лепешки 1903-1904г.г. - Дж. Дж. Томсон предложил модель атома в виде положительно заряженного шара, в котором «плавают» электроны.
Сэр Джо́зеф Джон То́мсон ( 1856 - 1940) — английский физик, лауреат Нобелевской премии по физике 1906 года с формулировкой «за исследования прохождения электричества через газы». Член Лондонского королевского об-ва (1884), профессор Кембриджского ун-та и директор Кавендишской лаборатории, в также профессор Королевского ин-та. С 1918 возглавлял Тринити колледж в Кембридже. Открыл (1897) электрон и определил (1898) его заряд. Предложил (1903) одну из первых моделей атома. Один из создателей электронной теории металлов.
Модель строения атома Томсона Атом – шар, по всему объёму которого равномерно распределён положительный заряд. Внутри шара находятся электроны. Каждый электрон может совершать колебательные движения около своего положения равновесия. Положительный заряд шара равен по модулю суммарному заряду электронов, поэтому заряд атома в целом равен нулю.
Модель строения атома Томсона Модель атома Томсона оказалась в полном противоречии с известными уже к тому времени свойствами атома, главным из которых является устойчивость.
Модель Томсона нуждалась в экспериментальной проверке. Важно было убедиться, действительно ли положительный заряд распределён по всему объёму атома с постоянной плотностью. В 1909г. Эрнест Резерфорд совместно со своими сотрудниками Г. Гейгером и Э. Марсденом провёл ряд опытов по исследованию состава и строения атомов .
Резерфорд Эрнест Резерфорд Эрнест (1871–1937) – английский физик, основоположник ядерной физики. Его исследования посвящены атомной и ядерной физике, радиоактивности. Своими фундаментальными открытиями в этих областях заложил основы современного учения о радиоактивности и теории строения атома. В 1899 г. открыл альфа - и бета-лучи. Вместе с Ф. Содди в 1903 г. разработал теорию радиоактивного распада и установил закон радиоактивных превращений. В 1903 г. доказал, что альфа-лучи состоят из положительно заряженных частиц. Предсказал существование трансурановых элементов. В 1908 г. ему была присуждена Нобелевская премия.
Опыты Резерфорда 1906 г . Идея опыта Резерфорда: Зондировать атом альфа–частицами. Альфа-частицы возникают при распаде радия. Масса альфа-частицы в 8000 раз больше массы электрона. Электрический заряд альфа-частицы в 2 раза больше заряда электрона. Скорость альфа-частицы 1/15 скорости света . Альфа-частица является ядром атома гелия.
Опыты Резерфорда Рассеяние (изменение направления движения) альфа -частиц может вызвать только положительно заряженная часть атома. Таким образом, по рассеянию альфа -частиц можно определить характер распределения положительного заряда и массы внутри атома.
Опыты Резерфорда Модифицируя экспериментальную установку, Резерфорд попытался обнаружить отклонение альфа -частиц на большие углы. Для этого он окружил фольгу сцинтилляциоными экранами и определил число вспышек на каждом экране.
Опыты показали: Подавляющая часть альфа-частиц проходит сквозь фольгу практически без отклонения или с отклонением на малые углы; Некоторая небольшая часть альфа-частиц при прохождении через фольгу отклоняется на значительные углы ( 90,120,150 градусов); Некоторые α-частицы отклонялись на большие углы, до 180º. Резерфорд понял, что такое отклонение возможно лишь при встрече с положительно заряженной частицей большой массы.
Опыты Резерфорда На основе модели Томсона при распределении по всему атому положительный заряд не может создать достаточно сильное электрическое поле, способное отбросить альфа -частицу назад. Резерфорд понял, что такое отклонение возможно лишь при встрече с положительно заряженной частицей большой массы. Малая вероятность отклонения на большие углы говорила о том, что эта положительная частица имеет малые размеры, порядка 10 –14 м.
Выводы из опытов: Положительный заряд сосредоточен в малой части атома – ядре; Практически вся масса атома сосредоточена в этом ядре; Отклонения альфа-частиц на большие углы происходят в результате столкновения альфа – частиц с ядром одного из атомов;
Определение размеров атомного ядра Подсчитывая число альфа -частиц, рассеянных на различные углы, Резерфорд смог оценить размеры ядра. Оказалось, что ядро имеет диаметр порядка 10 -12 —10 -13 см (у разных ядер диаметры различны). Размер же самого атома 10 -8 см, т. е. в 10—100 тысяч раз превышает размеры ядра. Впоследствии удалось определить и заряд ядра.
Планетарная модель атома В центре атома расположено положительно заряженное ядро, в котором сосредоточена почти вся масса атома. В целом атом нейтрален. Число внутриатомных электронов, как и заряд ядра, равно порядковому номеру элемента в периодической системе. Покоиться электроны внутри атома не могут, так как они упали бы на ядро, характер движения электронов определяется действием кулоновских сил притяжения со стороны ядра.
Модель атома водорода В атоме водорода вокруг ядра обращается всего лишь один электрон. Ядро атома водорода имеет положительный заряд, равный по модулю заряду электрона, и массу, примерно в 1836,1 раза большую массы электрона. Это ядро было названо протоном и стало рассматриваться как элементарная частица. Размер атома водорода — это радиус орбиты его электрона
Недостатки модели атома Резерфорда Эта модель не согласуется с наблюдаемой стабильностью атомов. По законам классической электродинамики вращающийся вокруг ядра электрон должен непрерывно излучать электромагнитные волны, а поэтому терять свою энергию. В результате электроны будут приближаться к ядру и в конце концов упадут на него. Эта модель не объясняет наблюдаемые на опыте оптические спектры атомов. Оптические спектры атомов не непрерывны, как это следует из теории Резерфорда, а состоят из узких спектральных линий, т.е. атомы излучают и поглощают электромагнитные волны лишь определенных частот, характерных для данного химического элемента.
Попыткой спасения планетарной модели атома стали постулаты Нильса Бора
Спасибо за внимание!
Предварительный просмотр:
Подписи к слайдам:
Элементом (от лат. е lementum – «стихия», «первоначальное вещество») в философском смысле понимали простейшую, неразложимую составную часть всех тел. Что такое материя и из чего она состоит? Эмпидокл V век до н.э.
Материя – дискретна «С уществует предел деления вещества -атом» М атерия – непрерывна «Делимость вещества бесконечна» Атом в переводе на русский – неделимый
Учение Демокрита все тела состоят из бесчисленного количества сверхмалых, невидимых глазом, неделимых частиц-атомов; атомы непрерывно двигаются в пустоте; никто их не создавал, они были всегда; никто не может уничтожить атомы; атомы материальны: имеют вес, размеры, форму; одни атомы имеют крючочки, другие петельки с помощью которых соединяются друг с другом.
Платон Элементы мира – правильные многогранники: тетраэдр - «частица огня», октаэдр - «частица воздуха», икосаэдр - «частица воды», куб - «частица земли». «ТИМЕЙ»: В основе всего сущего лежат частицы. Эти частицы имеют форму геометрических фигур – треугольников. 427 - 348 г. до н.э.
В середине XVII в. французский философ и фиᐷик Пьер Га⑁семдИ!(1592Ҕ165 ࠵) 0 з萰 ново ‿Ере 䑁 аҿа 蔻 уч 鐴 ние Демокрита и Эпикура, допогнив его мовым!ѿоսятием īмокекула; дѻя обознбчХн ظ я р ర зл 䐸 ه ного сочетания
После 10 лет эксперимента Р. Бойль написал знаменитую книгу «Химик-скептик», в которой доказал нереальность «начал» Аристотеля и ввел представление о химических элементах как о веществах, не поддающихся дальнейшему разложению. Определив задачей химии изучение элементов и их соединений. Р. Бойль поставил ее на научную основу. XVII век Роберт Бойль 1627-1691 "Бойль делает из химии науку" Энгельс
XVIII век Михаил Васильевич Ломоносов 1711-1765 «Химик без знания физики, — писал он,-- подобен человеку, который всего должен искать ощупом. И сии две науки так соединены между собой, что одна без другой в совершенстве быть не могут». М. В. Ломоносова по праву считают основоположником количественного метода исследования. Все происходящие в природе химические и физические явления обусловлены внутренним движением частиц вещества. Наделив атомы массой, шарообразной формой и способностью к движению, ученый высказал ряд важных положений, которые спустя 130 лет легли в основу молекулярно-кинетической теории газов .
Антуан Лоран Лавуазье 1743-1794 XVIII век А. Лавуазье описал и систематизировал все известные в то время химические элементы. В 1789 г. ученый опубликовал ставший знаменитым «Элементарный учебник химии», в котором блестяще обобщил все достижения химии того времени. 1789
Джон Дальтон 1766-1844 XIX век 1810 Новая эпоха начинается в химии с атомистики (следовательно, не Лавуазье, а Дальтон — отец современной химии) Ф. Энгельс Для объяснения имеющихся экспериментальных данных Д. Дальтон наделил атомы тремя свойствами: атомы неизменны и неделимы (обоснование закона сохранения массы веществ при химических реакциях); все атомы одного и того же элемента тождественны (обоснование закона постоянства состава); атомы способны соединяться между собой в различных соотношениях (обоснование закона кратных отношений) Д. Дальтон предложил рассчитывать относительные атомные массы, приняв массу атома водорода за единицу. На основании данных химического анализа различных соединений он вычислил относительные атомные массы девятнадцати элементов.
Жозеф Луи Гей-Люссак XIX век 1808 В 1808 г. французский исследователь Жозеф Луи Гей-Люссак сообщил об открытии закона простых объемных отношений.
Амедео Авогадро 1776-1856 На основе закона простых объемных отношений Авогадро выдвинул гипотезу: 1. Атомы одного и того же элемента могут соединяться в молекулы; 2. В равных объемах любых газов содержится равное число молекул. А. Авогадро установил двухатомность молекул кислорода, водорода, азота, хлора и правильный состав молекул воды Н 2 0, метана СН 4 , этилена С 2 Н 4 . Однако гипотеза Авогадро не была понята его современниками. XIX век 1808
В 1860 году состоялся I Международный конгресс химиков . Участники конгресса: - четко разграничили понятия атома и молекулы, - установили единую химическую терминологию - приняли новую систему атомных масс, в основе которой лежала гипотеза Авогадро. Достигнутое учеными различных стран единство взглядов по основным спорным вопросам того времени явилось главной предпосылкой возникновения периодической системы элементов. 1860
Основываясь на том, что атомная масса водорода почти в точности равна единице и что атомные массы других элементов тоже приближаются к целым числам, У. Проут выдвинул гипотезу о происхождении всех химических элементов из водорода. 1815 Уильям Проут Н А(Н)=1
1829 Иоганн Вольфгант Доберейнер Первая попытка научной классификации химических элементов принадлежит немецкому химику Иоганну Вольфгангу Доберейнеру, который сгруппировал некоторые сходные между собой элементы в порядке увеличения их атомных масс. Конечным результатом его исследований была опубликованная в 1829 г, таблица «триад»:
Систематизация химических элементов
Систематизация химических элементов
Систематизация химических элементов
Систематизация химических элементов В 1871 г. ученый разработал новый вариант периодической системы, который уже мало чем отличался от современного.
Логическим завершением поисков различных вариантов научной систематики химических элементов явилась периодическая система Дмитрия Ивановича Менделеева, составленная русским ученым в феврале 1869 г. при написании учебника по химии для студентов Петербургского университета. 1869 Дмитрий Иванович Менделеев
Периодическая таблица химических элементов, созданная на основе периодического закона, открытого русским ученым ДИ Менделеевым стала научным венцом атомной химии.
Математический анализ периодической системы элементов приводил к правильным выводам, но физический смысл периодического закона оставался при этом совершенно неясным. Причину периодичности необходимо было искать в особенностях строения атомов элементов.
В 1885 г. шведский исследователь Иоганн Роберт Ридберг подвел математический фундамент под периодический закон: 1) У= f (А) у — некоторое свойство элемента; А — его атомная масса; f ( x ) —периодическая функция. 2) атомная масса А также есть функция некоторого числа N , которое ученый назвал порядковым числом элемента. А= f ( N ) 3) Формула нахождения атомных масс A = N 1,21 1885 Иоганн Роберт Ридберг
Ярым противником атомно-молекулярного учения в конце XIX в. выступил известный немецкий естествоиспытатель Вильгельм Оствальд. Он утверждал, что атомы и молекулы существуют только в сознании человека и что атомистические представления — всего лишь удобный способ отображения реально протекающих во времени и в пространстве энергетических процессов. Он настаивал, чтобы химики по возможности не пользовались атомистической теорией.
Разрешить спор между сторонниками и противниками атомно-молекулярного учения мог только эксперимент. И такой эксперимент был вскоре поставлен. И открытия не заставили себя ждать.
Предварительный просмотр:
Подписи к слайдам:
...Факты, не объяснимые существующими теориями, наиболее дороги для науки, от их разработки следует по преимуществу ожидать ее развития в ближайшем будущем. А. М. Бутлеров
В ходе опытов был открыт закон электролиза, который позволил сделать вывод, что ионы способны переносить не произвольный, а строго определенный заряд. 1833 год Майкл Фарадей 1791-1867 электролиз
1874 год Джонс тон Стони "атом электричества"- элементарный заряд 10 -20 Кл
представляли из себя поток отрицательных частиц, исходящих из катода под действием сильного электрического поля. Причем свойства катодных лучей не зависели от природы газа в трубке и вещества катода. Значит отрицательные частицы входят в состав всех атомов. 1879 год Уильям Крукс 1891 год Д.Стони предложил называть такие частицы электронами катодные лучи
1879 год Джозеф Джон Томсон открытие электрона АНГЛИЯ ГЕРМАНИЯ Евгений Вихерт е е m 1,759*10 Кл/г 8 Существование материальной частицы меньше атома, вызвало бурю в научных кругах. Открытие электрона и обнаружение электронов в составе всех атомов было первым доказательством сложности их строения.
1886 год Евгений Гольдштейн каналовые лучи протон В атомах существуют положительные заряды m=1,67*10 г -24
1896 год Анттуан- Анри Биккерель радиоактивность это явление испускания атомами невидимых проникающих излучений (от лат. radius — луч)
1898 год Мария Склодовская- Кюри радий полоний Пьер Кюри
1899-1990 год Эрнест Резерфорд радиактивное излучение неоднородно П. Виллар В 1899 г. А. Беккерель доказал, что β-лучи есть не что иное, как поток электронов , движущихся со скоростями, близкими к скорости света.
линейчатые спектры Совокупность наблюдаемых при этом разноцветных линий называется линейчатым спектром испускания. Линейчатый спектр испускания любого химического элемента не совпадает со спектром испускания всех других химических элементов. Каждая отдельная линия в линейчатом спектре образуется светом с определенной длиной волны (определенной частотой).
Одним из главных результатов новых исследований было изменение понятия об атоме, который стало необходимо рассматривать как сложное образование, построенное из противоположно заряженных частиц.
Предварительный просмотр:
Подписи к слайдам:
РОССИЯ 1888 год Чичерин Борис Николаевич (1828 - 1904) Морозов Николай Александрович (1854 - 1946) Атом сложная система, состоящая из положительно заряженной центральной массы и окружающих ее отрицательных оболочек. Частицы с отрицательным зарядом (электроны) обладают, наибольшей подвижностью, а общее число оболочек возрастает с увеличением атомной массы элемента. Между центральной массой и вращающимися массами действует сила притяжения, подобная силе тяготения. Атом подобен солнечной системе.
ФРАНЦИЯ 1901 год Жан Батист Перрен атом состоит из «положительно заряженного ядра, окруженного отрицательными электронами, которые двигаются по определенным «орбитам» со скоростями, соответствующими частотам световых волн». 1870 - 1942
АНГЛИЯ 1902 год Уильям Томсон Атом облако положительного электричества с вкрапленными в него электронами, которые находятся в некоторых устойчивых положениях, но могут смещаться и совершать колебания под действием внешнего электрического поля. Простейший атом — атом водорода представлял собой положительно заряженный шар, в центре которого находится электрон.
1904 год Джозеф-Джон Томсон 1856 - 1940 Электроны - внутри положительного шара расположены в одной плоскости и образуют концентрические кольца. Положительная сфера имела размеры атома. Электроны могли находиться внутри положительно заряженного шара в покое, а могли вращаться вокруг его центра. О бщее число электронов в атоме возрастает при переходе от элемента к элементу "кекс с изюмом" R = 10 -10 м
ГЕРМАНИЯ 1904 год Филип Ленард 1862 - 1947 Атом состоит из нейтральных частиц, каждая из которых является электрическим дуплетом , частицы обладают очень малым радиусом и, следовательно, большая часть атома пуста. 3*10 -12 см "динамиды"
ЯПОНИЯ 1904 год Хантаро Нагаока Атом уподоблялся планете Сатурн. Роль самой планеты играл положительно заряженный шар —основная часть атома, вокруг которого, как расположенные в виде колец спутники Сатурна, вращаются электроны .
Чтобы окончательно решить вопрос о строении атома, необходим эксперимент. Как же устроен атом?
Предварительный просмотр:
Подписи к слайдам:
Модели атомов, созданные до 1910 года были умозрительными, их справедливость нужно было подтвердить или опровергнуть с помощью эксперимента. Решающий вклад в создание современной теории строения атома внес английский физик Эрнест Резерфорд Эрнест Резерфорд
1911 Эрнест Резерфорд Г. Гейгер Э. Марсден В 1911 г. Резерфорд совместно со своими ассистентами Г. Гейгером и Э. Марсденом экспериментально обосновали ядерную модель атома. Цель опыта: выяснить внутреннюю структуру атома: 1)Распределение массы 2)Распределение положительного и отрицательного заряда 3)Размеры атома
Экспериментальная установка свинцовый контейнер, содержащий крупицу радия. радиоактивное вещество (источник α -частиц) - узкий пучок альфа-частиц - тонкая металлическая фольга - экран, покрытый сульфидом цинка; каждая альфа-частица, попавшая на экран, вызывает вспышку. Эти вспышки наблюдались глазом с помощью микроскопа и подсчитывались. Экран вместе с микроскопом мог поворачиваться, что позволяло изменять угол, под которым частицы попадали на экран. Установка помещалась в сосуд из которого выкачен воздух, чтобы движению α -частиц ничто не мешало.
Опыт Резерфорда Разбомбить! Мишень: золотая фольга Снаряды: α частицы:
Ход опыта 1) В отсутствии препятствия на пути α -частицы, на экране образовывалось одно светлое пятно, т.к. α -частицы попадали на экран узким пучком. 2) Если на пути α -частиц установить препятствие, в виде тонкой металлической фольги, то картина на экране изменялась.
Результаты опыта 1) Золотая фольга имела толщину 0,4 мкм (4 • 10 -7 м). Учитывая, что в твердом теле атомы плотно упакованы, а расстояния между их центрами (по данным рентгеноструктурного анализа) составляют 2,5• 10 -10 м, получаем, что фольга по своей толщине содержит около 1600 слоев атомов. 2) В ходе опыта было зафиксировано более 100 000 вспышек, которые отклонились на различные углы:
Угол отклонения Число вспышек 15 132 000 Результаты опыта
Предполагал Увидел 1) Альфа частицы пролетят насквозь 2) Рассеяние будет примерно 2 0 2) Примерно 1 / 2000 частица отражалась 1) Угол рассеивания >> 2 0 Модель Томсона не состоятельна!!!
Как объяснить? 1. В центре находится маленькое положительно заряженное ядро. Вокруг ядра движутся отрицательно заряженные электроны. 3. q я = Σ q e = номер элемента в таблице Менделеева
Количественные характеристики 1) заряд ядра приблизительно равен половине массового числа атома (при этом заряд электрона принимается за единицу). Это дало основание предположить, что заряд ядра атома соответствует номеру химического элемента в таблице Менделеева: Q ядра = Ze , где е — модуль заряда электрона. 2) Зная энергию альфа-частиц (5МэВ) и заряд ядра атома золота (79), можно рассчитать, на какое минимальное расстояние должны они сблизиться, чтобы альфа-частица отклонилась на определенный угол. Это дало возможность оценить размеры ядер атомов, оказавшиеся порядка 10 -14 м. Напоминаем, что размеры самих атомов порядка 10 -10 м, т.е. в 10 000 раз больше.
Планетарная модель атома Резерфорда Противоречие! движется по окружности, значит с ускорением. Должен непрерывно излучать энергию. Излучая, должен терять энергию и приближаться к ядру. Атом должен прекратить своё существование! К явлениям атомных масштабов законы классической физики неприменимы!
Недостатки модели 1.Согласно законам классической механики и электродинамики ядерная модель атома Резерфорда не может быть стабильной системой. 2. В любом объеме нагретого атомарного газа должны быть атомы как в «начале», так и в «конце» своего существования. Следовательно, излучаемый таким газом свет должен содержать электромагнитные волны всевозможных частот, т.е. атомарный газ должен излучать свет со сплошным спектром. 3. Ядерная модель атома с точки зрения классической механики и электродинамики несовместима и с гипотезой Планка: ускоренно движущийся вокруг ядра электрон должен испускать электромагнитную волну непрерывно, а не порциями, как утверждается в гипотезе Планка.
Квантовые постулаты Бора : 1913 г 1. Атом может находиться только в особых стационарных (квантовых) состояниях, каждому из которых соответствует определённая энергия Е п, ; в стационарном состоянии атом не излучает. 2. При переходе из одного состояния в другое атом излучает (поглощает) фотон. - - - - - -
Спасибо за внимание!
Предварительный просмотр:
Подписи к слайдам:
Химия - это наука о веществах и их свойствах. Атом объект изучения химии. Вещество Химические свойства определяют способность вещества к участию в химических реакциях . Физические свойства определяют индивидуальность вещества: плотность, цвет, вязкость, теплопроводность, электропроводность.
Молекула это мельчайшая частица вещества, определяющая его свойства. Молекулы состоят из атомов. Молекулы бывают простые и сложные, одноатомные и многоатомные. Состав молекулы определяется молекулярной формулой.
Атом Это наименьшая химическая частица вещества. Определенный вид атомов называется химическим элементом. Каждый элемент имеет свое название и символ. Атом стабилен и электрически нейтрален.
Периодический закон В 1869 году русским ученым ДИ Менделеевым был открыт основной закон химии, который был назван периодическим. В то время атом считался неделимым, и о его внутреннем строении ничего не было известно. Расположив 63 известных в то время элемента в порядке возрастания их атомных масс, ученый получил естественный ряд химических элементов, в котором обнаружил периодическую повторяемость химических свойств.
Периодическая система химических элементов На основе Периодического закона Менделеев создал Периодическую систему химических элементов , состоящую из 7 периодов и 8 групп.
В конце 19 – начале 20 веков физики доказали, что атом является сложной частицей и состоит из более простых (элементарных) частиц . В результате проведенных исследований было установлено: 1. в атоме каждого элемента (кроме водорода) присутствуют частицы трех сортов: электроны, протоны и нейтроны. 2. протоны и нейтроны сосредоточены в ядре атома, а электроны на его периферии (в электронной оболочке). 3. число протонов в ядре равно числу электронов в оболочке атома и отвечает порядковому номеру этого элемента в Периодической системе. 4. количество нейтронов в ядре может быть различным и определяется по формуле Атом-сложная частица
представляет собой сложную систему, она делится на подоболочки с разной энергией (энергетические уровни), их количество определяется периодом в котором находится элемент в таблице; уровни подразделяются на подуровни, а подуровни включают атомные орбитали, которые могут различаться формой и размерами (обозначаются буквами s , p , d , f и др) Электронная оболочка атома
Периодическое изменение свойств элементов объясняется характером изменения электронных конфигураций атомов. Вывод: При взаимодействии атомов и объединении их в молекулы они обмениваются валентными электронами. Атом, отдавший электрон становится положительным ионом, а атом, принявший электрон – отрицательным ионом. Процессы, происходящие внутри атома описываются законами квантовой механики.
Предварительный просмотр:
Изучение атома в химии.
Атом объект изучения 2-х наук: физики и химии.
1)Химия –это наука о веществах и их свойствах.
2)Вещества в химии – это формы существования материальных объектов.
3)Каждому веществу присущ набор физических и химических свойств.
- Физические свойства определяют индивидуальность вещества: плотность, цвет, вязкость, теплопроводность, электропроводность и т. д. Физические свойства вещества зависят от агрегатного состояния веществ.
- Химические свойства веществ определяют способность вещества к участию в различных химических реакциях.
4)Все вещества состоят из частиц.
- Молекула – это мельчайшая частица вещества, определяющая его свойства.
- Молекулы состоят из атомов.
- Молекулы бывают простые и сложные, одноатомные и многоатомные.
- Состав молекулы определяется молекулярной формулой.
5)Атом – это наименьшая химическая частица вещества.
- Атом стабилен и электрически нейтрален.
- Определенный вид атомов(с одинаковым количеством протонов в ядре- изотопов) называется химическим элементом. Каждый элемент имеет свое название и символ.
- В настоящее время известно 115 химических элементов, которые образуют около 500 простых веществ (кислород – озон, алмаз – графит).
- Сложные вещества называют химическими соединениями.
6)В 1869 году русским ученым ДИ Менделеевым был открыт основной закон химии, который был назван периодическим. В то время атом считался неделимым, и о его внутреннем строении ничего не было известно.
- В основу своего закона ДИМ положил атомные массы и химические свойства элементов. - Расположив 63 известных в то время элемента в порядке возрастания их атомных масс, ученый получил естественный ряд химических элементов, в котором обнаружил периодическую повторяемость химических свойств.
- Некоторые места в естественном ряду оказались пустыми. Однако ученый описал свойства недостающих элементов и был уверен, что в скором будущем они будут найдены. Менделеев предвидел в отсутствующем элементе все, кроме его названия.
Примеры:
- На основе Периодического закона Менделеев создал Периодическую систему химических элементов, состоящую из 7 периодов и 8 групп.
- Каждый элемент помещался в определенную ячейку таблицы. Используя таблицу можно получить о каждом элементе определенную информацию:
- порядковый номер,
-название элемента,
- символ,
- относительную атомную массу,
- период и группу (координаты элемента).
7)В конце 19 – начале 20 веков физики доказали, что атом является сложной частицей и состоит из более простых (элементарных) частиц.
8)В результате проведенных исследований было установлено:
1. в атоме каждого элемента (кроме водорода) присутствуют частицы трех сортов: электроны, протоны и нейтроны.
2. протоны и нейтроны сосредоточены в ядре атома, а электроны на его периферии (в электронной оболочке).
3. число протонов в ядре равно числу электронов в оболочке атома и отвечает порядковому номеру этого элемента в Периодической системе.
4.Количество нейтронов в ядре может быть различным и определяется по формуле:
Nn=A-Z, где А-массовое число примерно равное относительной атомной массе округленной до целых.
5. атомы ядра которых содержат одинаковое количество протонов, но разное количество нейтронов называются изотопами, они занимают в таблице одну ячейку (изо –равный, одинаковый, топ-положение, место).
6.электронная оболочка атома представляет собой сложную систему, она делится на подоболочки с разной энергией (энергетические уровни), их количество определяется периодом в котором находится элемент в таблице; уровни подразделяются на подуровни, а подуровни включают атомные орбитали, которые могут различаться формой и размерами (обозначаются буквами s, p,d, f и др)
7. заселение атомных орбиталей электронами определяется принципом минимума энергии (е заполняют орбитали, начиная с подуровня с меньшей энергией), принципом Паули (на каждой атомной орбитале может находится максимально 2 е) и правилом Хунда.
8. положение электрона в околоядерном пространстве носит вероятностный характер.
9. электроны расположенные на последнем энергетическом уровне называются валентными; их количество определяется группой элемента в таблице.
9)Вывод: внутреннее строение атомов всех элементов можно вывести из координат атомов в Периодической системы.
Периодическое изменение свойств элементов объясняется характером изменения электронных конфигураций атомов.
При взаимодействии атомов и объединении их в молекулы они обмениваются валентными электронами. Атом, отдавший электрон становится положительным ионом, а атом, принявший электрон – отрицательным ионом.
Процессы, происходящие внутри атома, описываются законами квантовой механики.
По теме: методические разработки, презентации и конспекты
Интегрированный урок - семинар "Симметрия вокруг нас"
Применение математики в выбранной профессии....
Модели атомов. Опыт Резерфорда
Презентация к уроку "Модели атомов. Опыт Резерфорда". Описывается предистория о изучении строении атомов, показывается опыт Резерфорда...
Интегрированный урок. – семинар русской литературы. «Евгений Онегин» и экономика».
С новой точки зрения взглянуть на творчество великого русского писателя. Учить культуре публичного выступления в различных жанрах....
Интегрированный урок-семинар по химии и биологии в 9 классе "Его величество Железо"
Данное занятие предполагаем предварительную самостоятельную подготовку учащихся в группах.Учебный материал обобщает и систематизирует знания учащихся по химии и биологии.Содержание занятия предп...
Интегрированный урок - семинар по теме “Who are We? The Friends or the Enemies of the Planet?”
Данная работа - взаимодействие четырех предметов: английского языка, истории, географии и информатики. Использование ИКТ дает возможность сделать английский язык ближе, понятнее для учащихся. Дети вно...
Интегрированный урок-семинар « 22 марта - ВСЕМИРНЫЙ ДЕНЬ ВОДЫ».
Тип урока: Интегрированный урок-семинар (химия + география+ биология) по теме "Вода в природе"Вид урока: Семинар — форма учебно-практических занятий, при которой учащиеся обсужда...
Интегрированный урок-семинар "Его величество Железо"
Интегрированный урок-семинар "Его величество Железо"...