Будова атома. Модель атома

Тема: "Атом. Будова атома. Сучасна модель атома"

Мета: *сформувати уявлення про будову атома

            * розвивати пам'ять та увагу

           * виховувати самостійність та наполегливість

Тип уроку: урок засвоєння нових знань

Хід уроку

I.Організаційний момент

Привітання, налаштування на робочий настрій. Учитель називає тему уроку, його план і мету.

II. Вивчення нового матеріалу

     БУДОВА АТОМА

         Після відкриття періодичного закону довгий час залишалось незрозумілим, чому властивості елементів знаходяться в періодичній залежності від їхньої відносної атомної маси. Була незрозумілою сама причина періодичності. Необхідно було з’ясувати фізичний зміст періодичного закону. Це стало можливим після встановлення будови атома.

Історія вивчення

         Поняття “атом” вперше зустрічається у творах давньогрецьких філософів і означало найдрібніші, неподільні (гр. atomos – неподільний) частинки, з яких складається світ. Вважалось, що атоми вічні, здатні рухатись і мають настільки малі розміри, що виміряти їх неможливо.

         Такі уявлення про атоми були поширені до початку ХХ ст. Перші докази складності будови атома були одержані при вивченні проходження електричного струму через рідини і гази (М. Фарадей). Було встановлено, що електрика існує у вигляді окремих одиничних зарядів, які під дією електричного поля у вакуумі відхиляються до катода (позитивний полюс). Ці “катодні промені” (У. Крукс, 1876 р.) – мали негативний заряд і були названі електронами (Дж. Томсон, 1907 р.). В. Рентген (1895 р.) відкрив новий вид випромінювання – електромагнітні промені (названі ним Х-промені, зараз – рентгенівське випромінювання), які випускає речовина при попаданні на неї катодних променів.

         Ще одним свідченням складності будови атомів стало відкриття здатності атомів певних елементів самовільно розпадатись. Це явище дістало назву “радіоактивність” (А. Бекерель (1896 р.), подружжя Ж. Кюрі і М. Склодовська-Кюрі (1898 р.)).

         Подальші відкриття ядра, протона, нейтрона, визначення зарядів елементарних частинок, надихнули вчених на створення моделей атома. Першу модель атома запропонував Дж. Томсон у 1903 р. Атом він уявляв як певну кількість позитивно зарядженої речовини – “тіло атома”, у яку вкраплені негативно заряджені електрони (як родзинки у булку) (рис. 4.1). Сумарний заряд електронів в електронейтральному атомі приймався рівним заряду позитивно зарядженого тіла атома.

Подальше вивчення Е. Резерфордом (1907 р.) проходження a-частинок (ядра Не²⁺) через тонку металічну (срібну або золоту) фольгу показало, що більшість з них проходить через фольгу вільно і лише деякі змінюють траєкторію руху. Це навело вченого на думку, що атом побудований на зразок сонячної системи, тому запропонована ним модель атома була названа “планетарна модель будови атома” (рис. 4.2).

Рис. 4.2. Планетарна модель атома Е. Резерфорда

         Згідно Резерфорду, у центрі системи (атома) розміщене маленьке позитивно заряджене ядро, в якому сконцентрована майже вся маса атома. Навколо ядра рухаються електрони (планети), кількість яких визначається зарядом ядра, який чисельно рівний порядковому номеру елемента у Періодичній системі Д.І. Менделєєва (Г. Мозлі, 1913 р.). Усі електрони утворюють електронну оболонку атома. Максимальна відстань від ядра атома до найдальшої точки траєкторії руху електронів визначає розмір атома – атомний радіус.

         Однак, планетарна модель атома Резерфорда мала певні недоліки. Одним з найочевидніших було те, що при обертанні електрон має втрачати енергію і наближатись до ядра, врешті-решт впавши на нього, що призвело б до зникнення атома. Однак цього ніколи не відбувається.

Для усунення цієї та деяких інших суперечностей, Н. Бор (1913 р.) запропонував доповнити теорію будови атома Резерфорда постулатами (положення, які приймають без доведення):

- електрон може рухатись навколо ядра лише по певних колових – стаціонарних – орбітах;

- рухаючись по стаціонарній орбіті електрон не випромінює і не поглинає енергію.

Такі уявлення про будову атома були близькими до сучасних.

Сучасна теорія будови атома

Згідно з сучасними уявленнями ядра хімічних елементів складаються з позитивно заряджених частинок – протонів (p), і нейтральних – нейтронів (n), які разом називаються нуклони.

Заряд ядра (Z) визначається кількістю протонів (р) і рівний порядковому номеру елемента у Періодичній системі. Для забезпечення електронейтральності атома, навколо ядра рухаються негативно заряджені частинки –електрони (), кількість яких дорівнює кількості протонів. Отже, Z = p = .

Оскільки маса атома (А – масове число) зосереджена в ядрі, то А = p + n. Знаючи атомну масу елемента і його порядковий номер у Періодичній системі, використовуючи наведені відношення, можна вирахувати кількість електронів, протонів і нейтронів в атомі будь-якого елемента.

На сьогодні встановлено, що середній діаметр атомів елементів становить біля 10^-10 м, а середній діаметр ядра – 10^-15 м, тобто ядро менше від “свого” атома у 100 000 разів (табл. 4.1).

Таблиця 1

Властивості елементарних частинок, які утворюють атом

III.Узагальнення вивченого

IV. Домашнє завдання