интегрированный урок "Строение атома"
план-конспект урока по химии (8 класс) по теме

Болоховская   основная   общеобразовательная   школа   №3

9 класс

урок  подготовили :

учитель  химии  ЖИГУЛЁВА  СВЕТЛАНА  АНАТОЛЬЕВНА

учитель физики _____________________________

Болохово,  2010-2011 учебный год.

Цель урока:

Сформировать представление об атоме, его строении; объяснить причины периодического изменения свойств атомов элементов. Продолжить формирование практических умений и навыков в ходе анализа физических и химических явлений. Показать единство законов физики и химии.

 ЗАДАЧИ  УРОКА:

Обучающая:

*** закрепить знания о строении атома, строении ядра;

*** углубить  представление об элементарных частицах атома: электроне, протоне, нейтроне;

*** рассмотреть ядерную модель строения атома Резерфорда;

*** подтвердить, что заряд ядра является главной характеристикой элемента;

*** закрепить умения  учащихся определять число протонов и электронов в атоме любого химического элемента;

Развивающая:

*** продолжить формирование практических умений и навыков в ходе анализа химических и физических явлений;

***  способствовать пониманию единства законов физики и химии;

*** развивать умения и навыки при работе с периодической системой Д.И.Менделеева;

*** развивать познавательную активность учащихся;

*** продолжить формирование умений наблюдать, сравнивать, делать выводы на основе результатов опытов и решения проблемных вопросов.

Воспитывающая:

*** воспитывать умение работать коллективно и индивидуально;

*** воспитывать у учащихся гуманитарный образ мышления;

*** воспитывать культуру поведения, общения друг с другом в процессе учебной деятельности.

Методы и приёмы:

Рассказ, беседа, рассуждение, постановка и решение проблемных вопросов, заслушивание сообщений, декламирование стихотворения, демонстрации опытов, работа с магнитной доской, составление модели атома, выстраивание логической цепочки.

Оборудование и реактивы:

Таблица «Периодическая  система химических элементов Д.И.Менделеева «; портреты Менделеева, Резерфорда, Демокрита; учебники «Химия – 8 кл. автор Габриелян «, « Физика – 8 кл., автор Пёрышкин  « ; рисунки физических тел, рисунки молекул водорода, воды, железа; надписи веществ; магнитная доска; магниты; символы протонов, электронов, нейтронов; схема строения атома; картонный кубик-«матрёшка»; пробирки, колбы, щёлочь, фенолфталеин, вода, лёд, кристаллы перманганата калия, сухой спирт, спички, держатель для пробирок.

Оформление  доски:

Надпись темы урока: «Строение атома»

Далее надписи на доске появляются по ходу урока

1. Актуализация  знаний.

Учитель химии Сегодня мы поговорим о строении атома. На всех прошедших уроках мы встречались с этим понятием. Наш век не случайно называют атомным ( атомные корабли,. Атомные электростанции, атомные бомбы ). К атомизму мы привыкаем с детства и не удивляемся тому, что все окружающие нас тела состоят из мельчайших частичек. Противоестественно не понимать величия атомистической идеи и не оценивать тех трудностей, которые удалось преодолеть человеческому уму на длительном пути её утверждения. Именно поэтому вы, как современные дети, должны знать об  особенностях строения атома, иметь представление об элементарных частицах атома, познакомиться с ядерной моделью атома. Кроме того, сегодня на уроке мы ещё раз  постараемся доказать, что именно строение атома является главной характеристикой элемента и вспомним, как определять число протонов, электронов в атоме любого химического элемента. Итак, тема нашего урока – «Строение  атома». Тему дети записывают в тетрадь.

Учитель физики: Вопрос «Из чего образуются все вещи в мире?» интересовал ещё древнегреческих философов. В конце |V века до н.э.они первыми выработали понятие об элементе, атоме, химическом соединении. В ||| веке до н.э.в Китае появилось учение, согласно которому материя состоит из двух противоположностей, при соединении которых образуются тела. Последние могут делиться и распадаться на отдельные частицы, и такое деление может продолжаться бесконечно.

Первым, кто наиболее отчётливо высказал мысль об атомистическом строении вещества, принято считать древнегреческого мыслителя Демокрита, жившего в V веке до н.э. демонстрация портрета Демокрита. Демокрит пришёл в к выводу, что материя состоит из мельчайших частиц вещества, которые он назвал атомами, что в переводе с греческого означает «неделимый». Взгляды Демокрита изложены в поэме «О природе вещей», написанной римским философом и поэтом Лукрецием Каром более 2000 лет тому назад. Давайте прослушаем отрывок из этой поэмы. Будьте внимательны.

Выходит ученик, который читает отрывок из поэмы «О природе вещей»

«Выслушай то, что скажу, и ты сам, несомненно, признаешь,

что существуют тела, которых мы видеть не можем…

…Стало быть, ветры – тела, но только незримые нами.

…Далее, запахи мы обоняем различного рода,

хоть и не видим совсем, как в ноздри они проникают…

…Но это всё обладает, однако, телесной природой,

Если оно способно приводить наши чувства в движенье:

Ведь осязать, как и быть осязаемым, тело лишь может,

И, наконец, на морском берегу, разбивающем волны,

Платье сыреет всегда, а на солнце вися, оно сохнет;

Видеть, однако, нельзя, как влага на нём оседает,

Как и не видно того, как она исчезает от зноя.

Значит, дробится вода на такие мельчайшие части,

Что недоступны они совершенно для нашего взгляда.

Нам очевидно, что вещь от стирания становится меньше,

Но отделение тел, из неё каждый миг уходящих,

Нашим глазам усмотреть запретила природа ревниво…».

Учитель физики  О каких же явлениях говорится в стихотворении?

Предполагаемый ответ  В отрывке говорится об испарении, конденсации, диффузии.

Учитель химии  К какому их видов явлений принадлежат те, о которых вы только что прослушали?

Предполагаемый ответ  Испарение, конденсация, диффузия – примеры физических явлений.

Учитель физики О каких недоступных для нашего взгляда мельчайших частицах, на которые дробится вода, говорилось в отрывке?

Предполагаемый ответ  Речь шла об атомах и молекулах.

Учитель химии  Сейчас мы экспериментально докажем и постараемся объяснить явления, которые происходят на атомно-молекулярном уровне.

Демонстрация опытов.

Опыт №1 ( демонстрирует  учитель химии )  Приливание к гидроксиду натрия фенолфталеина.

Учитель химии  Вы видите, что после смешивания двух бесцветных жидкостей образуется жидкость малинового цвета. Что произошло?

Предполагаемый ответ  произошла химическая реакция.

Учитель химии По какому признаку вы определили, что произошла реакция?

Предполагаемый ответ  Произошло изменение цвета.

Опыт №2( демонстрирует учитель физики ) Опустим в стакан с водой кристаллик перманганата калия, известный нам по названию марганцовки. Что вы видите? Объясните наблюдаемое явление и дайте ему название.

Предполагаемый ответ Происходит смешивание кристалликов вещества с водой. Частицы марганцовки проникают в пространства между частицами воды. Такое явление называется диффузией. 

Учитель химии А теперь, имея кусочек льда, получите, пожалуйста, воду в других агрегатных состояниях. Один из учащихся по желанию демонстрирует плавление льда и образование пара при кипении воды.

Учитель химии  Как называются эти явления? Почему они происходят?

Предполагаемый ответ  Это  физические явления  плавления, конденсации.

Учитель физики  Какой вывод можно сделать на основе этих опытов?

Предполагаемый ответ  Эти опыты доказывают, что все тела состоят из частиц, между которыми есть промежутки. Частицы движутся и взаимодействуют между собой.

2. Изучение  нового  материала.

Учитель химии  Что касается Демокрита, то про подобного рода явления он писал: «Весь окружающий нас мир образован в результате соединения и разъединения атомов, вечно движущихся в бесконечной пустоте».

Позже стали говорить о том, что атомы имеют определённую форму, размеры, обладают маленькими отростками, с помощью которых переплетаются. Также была высказана мысль о «мельчайших частицах», которые всегда существовали в атоме и неотделимы от него. Естественно, атомы не воспринимаются нашими органами чувств, и учение об атомном строении вещества является плодом научной абстракции. Но все мы хорошо знаем, что абстракция и наблюдение у древнегреческих философов взаимно дополняли друг друга. И выводы об атомах были сделаны ими на основе видимых явлений. Например, холст или сукно, намокшие под дождём, высыхали на солнце, при этом глаз не замечал видимого отделения воды от материи (это знакомый вам процесс испарения). Пахучее вещество заполняло комнату своим ароматом, хотя частиц, распространявших запах, не видели. ( это явление диффузии). Воздух, заключённый в закрытый сосуд, оказывал сопротивление давлению, следовательно, невидимый воздух является доказательством реальности существования незримых частиц – атомов.

Учитель физики  Исходя из вышесказанного, на основе имеющихся у вас знаний, давайте выстроим логическую цепочку молекулярного строения вещества.

Учитель показывает учащимся рисунки воздушного шара, капли воды, ключа; таблички с надписями «H2 «, «H 2O «, «Fe « и «резина и схемы молекул водорода, воды, железа. Их задача: разобрать их таким образом, чтобы каждому рисунку соответствовала табличка и прикрепить их соответственно на магнитной доске по принципу:

Физические тела ……………………………………………………………………………

Вещества              ……………………………………………………………………………

Молекулы            ……………………………………………………………………………

Окончательный вид:

Физические тела

Вещества                  H2, резина                                              H2О                                 Fe

Молекулы                                                                

Учитель химии  Что такое химический элемент?

Предполагаемый ответ  Совокупность атомов одного и того же вида называется химическим элементом.

Учитель физики   Да, сколько в природе химических элементов, столько и видов атомов – кирпичиков мироздания.

Итак, если все тела можно наэлектризовать, то можно предположить, что электроны (отрицательно заряженные частицы ) существуют во всех телах и «искать»их надо в атоме. В начале 20 века английский учёный Джозеф Джон Томсон предположил, что в атом входят ещё и положительно заряженные частицы, уравновешивающие заряд электрона. Томсон представил себе модель атома вроде булочки с изюмом ( сплошной шарик с положительным зарядом, внутри которого вкраплены отрицательно заряженные электроны.). Опыты по исследованию состава и строения атома были осуществлены английским физиком Резерфордом. Демонстрация портрета учёного  Послушайте небольшое сообщение о Резерфорде. Заслушивание сообщения учащегося.

Ученик  В конце 19 века учёные обнаружили, что такие химические элементы, как уран, радий, полоний, излучают лучи, подобные рентгеновским. Такое явление назвали радиоактивностью, а элементы – радиоактивными. Для изучения этих лучей был проведён следующий опыт. Соли радия поместили в свинцовую коробку с отверстием и внесли в электромагнитное поле. Оказалось,. Что лучи неоднородны. Поток разделился на три части: впоследствии их стали называть альфа-, бета-, и гамма- лучи. Альфа – лучи – несли положительный заряд; бета- отрицательный, а гамма-лучи заряда не имели. Так было доказано, что в состав атомов входят электроны и положительно заряженные альфа-частицы.

Учитель химии Давайте закрепим  материал при помощи кубиков-«матрёшек». Итак, мы теперь точно знаем, что вода состоит из молекул. Предположим, что это одна из них. Учитель физики показывает большой голубой кубик с надписью «Молекула воды». Хотя, по данным науки, настоящие её размеры в миллиард раз меньше. Из чего же состоит молекула воды?

Предполагаемый ответ  Молекула воды состоит из 2 атомов водорода и одного атома кислорода. Учитель физики открывает голубой кубик и достаёт оттуда 2 зелёных кубика поменьше с надписью «Атом водорода» каждый и красный кубик с надписью «Атом кислорода».

Учитель химии Значит, молекула воды состоит из 2 Н и 1 О. А из чего состоит каждый из этих атомов. Атом водорода состоит из ядра и одного электрона, заряженного отрицательно. Учитель физики открывает один из зелёных кубиков и достаёт оттуда 2 кубика поменьше: белый с надписью «Ядро» и чёрный с надписью «Электрон» со знаком -.  А теперь давайте получим ответ на вопрос: из чего состоит само ядро? Давайте посмотрим. Учитель физики достаёт из белого кубика 2 ещё более маленькие: один жёлтый с надписью «Нейтрон» и синий с надписью «Протон» с большим знаком +.

Учитель физики Как же представить себе электрон? Послушайте разговор восьмиклассников между собой об электроне и постарайтесь рассудить их. Спор между ребятами разыгрывается.

Первый мальчик сказал:  «Когда я слышу слово «электрон», у меня возникает ощущение какого-то свечение жёлтого цвета».

Второй: « А я представляю себе электрон в виде маленького шарика с отрицательным зарядом, который вращается всё время вокруг ядра, как Земля вокруг Солнца «.

Первый  «Нет, ты не прав! Разве можно сравнить движение электрона и движение планет вокруг Солнца? Электрон движется вокруг ядра с огромной скоростью – нескольеко тысяч километров в секунду, поэтому мы не можем указать положение электрона в каждый момент времени, как положение планеты или её спутника. Можешь ли ты узнать, где находятся шарики центробежного регулятора при большой скорости его вращения?»

Второй Но они же образуют сплошной круг!

Первый «Вот именно. А электрон вокруг ядра вследствие быстрого вращения образует сплошную сферу».

В спор вмешался третий мальчик  « Вы оба не правы. Какой «маленький шарик»? электрон надо представлять в виде облака сферической формы, в виде гантели или другой конфигурации»

Учитель физики  Электрон нельзя представить себе наглядно, потому что он одновременно обладает свойствами и частицы, и волны. А потому мы можем строить только модели. С моделью Томсона в виде «кекса» вы уже познакомились на этом уроке. Давайте поближе познакомимся  с моделью Резерфорда. Учитель химии подходит к  модели  строения атома, закрытого знаком «?». По ходу рассказа учителя физики, учитель химии «строит» модель атома, прикрепляя на магнитах знаки «+»  «-«  «0». 

Учитель физики  Суть опыта Резерфорда заключалась в следующем.

На пути узкого пучка    - частиц, испускаемых радиоактивным веществом, помещалась очень тонкая металлическая фольга из золота. Регистрировались   - частицы с помощью экрана из светящегося состава ( сернистый цинк), расположенного вокруг мишени.

Чего можно было бы ожидать в результате попадания   -частиц в атомы золота, если бы атомы золота были бы сплошными шариками? Станут ли они расталкивать атомы золота, пробиваясь между ними, или же будут отскакивать от них в разные стороны?

Если   - частицам нужно будет как-то пробираться через гущу атомов золота, то им придётся претерпевать множество столкновений с ними, сотни и тысячи раз менять своё направление. И тогда  -частицы будут рассеиваться, т.е.вылетать по самым различным направлениям из золотого листка. Рисунок 1.

Рис. 1 . так должны были бы рассеиваться   -частицы, если бы атомы бомбардируемого ими вещества были бы сплошными шариками.

На деле оказалось совсем не так. Подавляющая часть   -частиц проходила сквозь металл, почти не отклоняясь от прямолинейного пути, и лишь немногие отклонялись на большие углы, а иногда даже отскакивали назад. Рисунок 2.

Рис. 2. На самом деле рассеивание   -частиц атомами вещества происходило так.

Вспоминая через 20 лет о своих первых опытах, Резерфорд говорил: « Это было, пожалуй, самое невероятное явление, которое когда-либо встречалось в моей жизни. оно было почти таким же невероятным, как если бы обстреливали 15-дюймовым снарядом лист самой тонкой бумаги, а они отскакивали бы обратно и попадали бы в вас. После размышлений над этим обстоятельством я убедился, что это обратное рассеивание могло быть только результатом прямого попадания. Но когда я произвёл нужные расчёты, то увидел, что полученный результат по величине тоже невероятен, за исключением того единственного случая, когда вы имеете дело с системой, в которой большая часть массы атома сконцентрирована в ничтожно малом ядре».

Итак, в центре атома находится ядро с положительным зарядом. На большом расстоянии от ядра в атоме расположены электроны, которые быстро движутся вокруг него. Расстояние между ядром и электронами велики. Если ядро увеличить до 10-ти копеечной монеты, то расстояние между электроном и ядром стало бы равно километру!

В состав ядра входят положительно заряженные частицы – протоны и нейтральные частицы – нейтроны, которые заряда не имеют. Итак, уточняем: заряд электрона – отрицательный, заряд протона – положительный. Эти заряды равны по абсолютному значению, поэтому весь атом в целом не имеет заряда, т.е.электронейтральный. по своему строению атом напоминает нашу Солнечную систему, где в качестве планет выступают электроны, вращаясь вокруг Солнца-ядра, поэтому такую модель, предложенную Резерфордом, называют планетарной моделью атома.

А теперь мы сформулируем основные положения ядерной модели Резерфорда. Учитель проговаривает, а ученики записывают положения в тетрадь ( или учитель просит учащихся самим сформулировать положения, опираясь на предыдущие знания и рассказ учителя):

1) В центре атома находится положительно заряженное ядро, в котором практически сосредоточена вся масса атома;

2) вокруг ядра постоянно движутся электроны;

3) в целом атом электронейтрален.

Учитель химии  Зарисуйте планетарную модель атома себе в тетрадь. Ученики зарисовывают.

Учитель химии А теперь на основе рассказанного попытайтесь составить схемы атомов гелия, лития и бериллия.

 Учитель вызывает троих учащихся. Они на доске ( а все остальные в тетради ) составляют схемы строения предложенных атомов. Учитель проверяет, корректирует, исправляет.

  Атомы разных химических элементов отличаются друг от друга числом электронов и протонов, т.к.имеют разные порядковые номера и атомные массы. Следовательно, это число может являться главной характеристикой данного химического элемента.  Напомню, что в целом атом нейтрален, т.е.число протонов равно числу электронов. Если же нейтральный атом теряет один или несколько электронов, то атом будет иметь + заряд и называться положительным ионом-катионом. Если нейтральный атом приобретает лишний электрон, то он превращается в отрицательно заряженную частицу-анион.

Учащиеся записывают определения катиона и аниона в тетрадь.

Учитель химии  Итак, главная характеристика химического элемента – заряд ядра. Заряд ядра численно равен порядковому номеру химического элемента. На доске учитель химии по ходу рассказа вычерчивает схему:

АТОМ

                                        Ядро                                           Электроны

                                    = № Х.Э                                      число = № Х.Э.    

  протоны   p                               нейтроны    n

число= № Х.Э.                       число = Аr - № Х.Э.

Число электронов тоже равно порядковому номеру элемента. Электрон имеет ничтожно малую массу и заряд. Заряд электрона принят за единицу, как наименьший из всех зарядов элементарных частиц. Электрон обозначают –е. Заряд протона равен +1, масса 1. Протон  обозначается p , сверху указывается масса, внизу-заряд. Число протонов равно порядковому номеру элемента. В состав ядра входят нейтральные частицы-нейтроны, масса которых совпадает с массой протонов; обозначаются нейтроны n – вверху пишется масса-1, внизу – заряд 0. число нейтронов равно разнице между атомной массой элемента и его порядковым номером.

Прошу занести схему в тетрадь и запомнить её. Учащиеся переносят схему  в свои тетради.  Число протонов, нейтронов, электронов, указанных для данного химического элемента называется формулой состава атома . Формула состава записывается следующим образом:

Учитель пишет на доске, ученики заносят эту запись в свои тетради. 

3. Закрепление ЗУН ( знаний, умений, навыков ).

Учитель физики  Давайте повторим и закрепим тот материал. С которым вы познакомились сегодня на уроке. Предлагаю вам с помощью магнитной доски составить схемы строения атомов водорода, гелия, лития .

Учитель по-очереди вызывает трёх учеников, которые на магнитной доске с помощью «+», «-« и «о» составляют схемы строения атомов водорода, гелия, лития. Далее идёт обсуждение правильности выполнения задания.

Учитель химии  А сейчас давайте напишем формулы состава атомов водорода, гелия, лития.

Аналогично учитель приглашает трёх учащихся, которые под схемами строения атомов подписывают формулы состава этих же атомов. ( по ходу выполнения задания ещё раз проговаривается, чему равен заряд ядра, почему атом в целом электронейтрален; уделяется внимание правильности написания формулы состава атома ).

Далее учителя химии и физики обсуждают с ребятами следующие вопросы (если позволит время):

*** Кому принадлежит теория ядерной модели атома? Какое она имеет название?

Предполагаемый ответ: теория ядерной модели атома принадлежит Резерфорду, она называется планетарной.

*** Каково строения атома? ( снимается с магнитной доски все схемы, и кто-нибудь из учащихся строит модель простейшего атома водорода из магнитных значков электрона, протона, нейтрона ).

*** Что является главной характеристикой данного химического элемента?

Предполагаемый ответ: главной характеристикой химического элемента является число протонов в ядре атома.

*** Определите число электронов в атомах химических элементов магния и алюминия.

Предполагаемый ответ: у магния 12 электронов, у алюминия – 13.

*** Определите число протонов в атомах химических элементов фосфора и хлора.

Предполагаемый ответ: у фосфора 15 протонов, у хлора – 17, что равно порядковому номеру химического элемента.

*** Как образуется отрицательный ион?

Предполагаемый ответ: атом приобретает электрон – отрицательно заряженную частицу.

*** Атом лития потерял один электрон. Как называется новая частица? Каков её заряд?

Предполагаемый ответ:  частица будет называться ионом; это катион, т.к.имеет положительный заряд.

*** Найдите ряд, в котором правильно указано количество электронов в нейтральных атомах химических элементов Ве, В, С:

а) 3,4,5;

б) 4,5,6;

в) 9,10,12.

Предполагаемый ответ:  вариант б – 4,5,6.

*** Найдите ряд, в котором верно указаны число протонов в атомах химических элементов Аl, Si, P и заряды ядра:

а) 27, 28, 31;

б) +13, +14, +15;

в) 13, 14,15.

Предполагаемый ответ:  вариант б - +13, +14, +15.

Подведение  итогов. Выставление отметок. Выводы и обобщения.

5. Домашнее  задание:

записи в тетради; разобрать схемы, записанные в тетрадь на уроке;

написать формулы состава атомов углерода, кремния, хлора, кальция.