Строение атома - СТРОЕНИЕ АТОМА

Цель: познакомить учащихся со строением ядра; сформировать понятие зарядовое и массовое число.

Ход урока

I. Изучение нового материала

Сейчас мало осталось людей, для которых реальность атомов менее очевидна, чем движение Земли вокруг Солнца. Почти у каждого с этим понятием связано интуитивное представление о чем-то маленьком неделимом.

Творцом идеи атома принято считать Демокрита, хотя история упоминает также его учителя Левкинпа, и не менее уверенно - древнеиндийского философа Канаду.

Легенда рассказывает, что Демокрит сидел на камне у моря, держал в руке яблоко и размышлял. «Если я сейчас это яблоко разрежу пополам и у меня останется половина, если я эту половину снова разрежу на две - останется четверть. Но если и дальше продолжать, всегда ли у меня в руке будет оставаться часть яблока? Или же в какой-то момент оставшаяся часть уже не будет обладать свойствами яблока?» Философ пришел к выводу, что деление такое бесконечно не существует и назвал эту последнюю, уже неделимую, частицу атомом.

Атом - наименьшая частица химического элемента, являющаяся носителем его свойств.

Благодаря работам Норманна Локояра (1836-1920 гг.), в 1874 г., хотя раньше об этом говорил Максвелл (1860 г.), Больцман (1866 г.) пришел к выводу, что атом должен иметь структуру.

7 марта 1911 г. Резерфорд выдвинул гипотезу, что атом подобен Солнечной системе. Он состоит из ядра и электронов, которые обращаются вокруг него. Размеры ядра малы, но именно в нем заключается практически вся масса ядра. Заряд ядра положительный.

Полный заряд ядра равен +Ze.

Зарядовое число г равно числу протонов в ядре и совпадает в порядковым номером таблицы Менделеева. Суммарный заряд электронов равен -Ze.

Ядро состоит из протонов и нейтронов, они получили общее название нуклонов. Массовое число А равно числу нуклонов в ядре атома:

А = Z + N, где N - число нейтронов, Z - число протонов.

Число нейтронов в ядре одного и того же элемента, может быть различным.

Если в атоме одинаковое число протонов, но разное число нейтронов, такие химические элементы называют изотопами. Радиоактивные изотопы получают в атомных реакторах и на ускорителях элементарных частиц.

Радиоактивные изотопы, введенные в изучаемый объект, дают возможность исследовать свойства вещества и ход разнообразных процессов (метод меченых атомов).

Химические свойства радиоактивных изотопов не отличатся от свойств нерадиоактивных изотопов, тех же элементов, но они являются источниками радиоактивного излучения. Метод меченых атомов широко используется в медицине (исследование обмена веществ, постановка диагноза для терапевтического лечения, лечения раковых заболеваний); промышленности (контроль износа деталей, исследование внутренней структуры, обнаружение дефектов); сельском хозяйстве, биологии (борьба с вредными насекомыми, консервирование пищевых продуктов), археологии (определение возраста древних предметов).

Ядро состоит из нейтронов и протонов. Что же удерживает их вместе? Почему протоны не отталкиваются. Удивительно то, что масса ядра меньше суммы масс отдельных протонов и нейтронов.

II. Изучение нового материала

Массу атомов, молекул неудобно измерять в таких крупных единицах, как килограмм. В качестве единицы массы удобно использовать среднюю массу нуклона в атоме определенных химических элементов.

Атомная единица массы (а.е.м.) - средняя масса нуклона в атоме углерода 12С, - поэтому равна 12 а.е.м.

Атомная единица массы равна 1/12 массы атома углерода С 1 а.е.м. - 1/12 = 1,66 · 10²⁷ кг.

При малых размерах молекул число их в любом макроскопическом теле чрезвычайно велико. В 1 грамме воды N = 3,7 · 10²².

Масса одной молекулы воды m₀ ≈ S · 10^-23 г, т. к. массы молекул очень малы, удобно использовать не абсолютные значения масс, а относительные. По международному соглашению 1961 г. массы молекул сравнивают с 1/12 массы атома углерода.

Относительной массой (или атомной) массой вещества М называют отношение массы молекулы (или атома) данного вещества к 1/12 массы атома углерода m_oc.

Чем больше тело, тем больше атомов или молекул содержится в нем. Сравнивают количество молекул (атомов) с количеством атомов, содержащихся в 12 г углерода. Такое отношение получило название количества вещества.

Число молекул или атомов в моле вещества называют числом Авогадро:

N_A = 6,02 · 10²³ моль^-1.

Молярная масса - это масса вещества, взятого в количестве одного моля.

М = m₀ · N_A, которые его составляют. Убыль массы (дефект массы) эквивалентна энергии, необходимой для связывания ядра. Если дефект массы составляет Δ кг, тогда энергия, связывающая ядро, определяется по формуле:

ΔЕ = Δm/с², где c - скорость света.

III. Повторение изученного

1. Ядром какого элемента является протон?

2. Сколько нуклонов содержат ядра лития, меди, свинца.

3. Назовите химический элемент, в атомном ядре которого содержатся нуклоны:

A. 7 р. + 7 n.

Б. 18 р. + 22 n.

B. 33 р. + 42 n.

4. Что называют дефектом массы?

5. Напишите формулу дефекта массы.

IV. Решение задач

1. Какую часть массы изотопа углерода составляет масса его электронной оболочки? (Ответ: 2,74 · 10^-4.)

2. Какая энергия выделяется при образовании изотопа углерода из образующих его частиц? (Ответ: 15,3 МэВ.)

V. Закрепление изученного

1. В сосуде находится 3 моля кислорода. Сколько атомов кислорода в сосуде?

2. Какова масса 4 молей кислорода, выраженная в килограммах?

3. Сколько молекул содержится в 1 кг водорода Н₂?

4. Молекул больше в 1 моле кислорода или в 1 моле азота?

5. Тело состоит из 8,204 · 10²⁴ молекул, найти количество вещества, содержащегося в теле.

6. Каким соотношением связаны молярная масса и относительная молярная масса?

Домашнее задание

П. 57.