Урок химии в 8 классе

Изменение числа элементарных частиц в атоме. Химический элемент – вид атомов с одинаковым зарядом ядра. Изотопы – разновидности атомов одного химического элемента. Атомная единица массы. Относительная атомная масса элемента. Ионы. 
Цели урока:

• Организовать деятельность учащихся по изучению и первичному закреплению понятий «химический элемент», «изотоп», «ион».
• Создать условия для развития у школьников умений анализировать, сравнивать объекты, делать обобщения и выводы.

Требования к уровню подготовки учащихся:

знать / понимать

• важнейшие химические понятия: химический элемент, изотоп, ион, катион, анион, относительная атомная молекулярная масса;

уметь

• объяснять: физический смысл атомного (порядкового) номера химического элемента;

использовать приобретенные знания и умения в практической деятельности и повседневной жизни для:

• критической оценки информации о веществах, используемых в быту.

Оборудование: Таблица «Периодическая система химических элементов».

Ход урока:

1. Организационный момент.

2. Терминологическая разминка.

• Что изучает химия?
• Что называют химической реакцией?
• Перечислите признаки протекания химических реакций.
• Перечислите формы существования химического элемента.
• Дайте определение понятия «атом».

3. Актуализация знаний учащихся:

а) Когда и где впервые появилось понятие «атом»? Что оно означало?

б) Кто предложил планетарную модель строения атома? Опишите атом с точки зрения планетарной модели.

в) Из каких частиц состоит атомное ядро?

г) Перечислите физические характеристики протона.

д) Перечислите физические характеристики нейтрона.

е) Перечислите физические характеристики электрона.

ж) Какой частью атома определяется его масса?

з) Какой частью атома определяется его размер?

и) Как определить число протонов, нейтронов и электронов в атоме?

4. Изучение нового материала.

Какие изменения произойдут при изменении числа протонов, нейтронов и электронов в атоме?

Рассмотрим это на примере атома водорода. В состав атомов водорода входит 1 протон и 1 электрон (рис. 1).

Изменение числа протонов в атоме.

Увеличим число протонов в ядре атома на один. После этого новый атом будет содержать 2 протона и один электрон (рис. 2). Что мы получили? Вспомним, что однозначной характеристикой химического элемента является число протонов в ядре атома. Полученный атом содержит 2 протона, имеет заряд ядра равный +2, следовательно, этот атом не принадлежит химическому элементу водороду. Два протона и заряд ядра +2 имеют атомы гелия. Таким образом, при изменении числа протонов в ядре атома изменяется и химический элемент.

Запишем этот процесс в виде схемы:

Химический элемент – вид атомов с одинаковым зарядом ядра.

Изменение числа нейтронов в атоме.

            Если в ядро атома водорода прибавить один нейтрон, то мы получим атом, содержащий один протон, один нейтрон и один электрон. Чем будет отличаться вновь полученный атом?

Сравним их основные характеристики:

Как видно из представленной таблицы, при изменении числа нейтронов в ядре атома химический элемент не изменяется, т.к. сохраняется основная характеристика химического элемента – заряд ядра атома. Значит полученный нами атом — это тоже атом водорода. Представим данный процесс в виде схемы:

Но могут ли отличаться атомы одного химического элемента массой? Оказывается в природе это явление достаточно широко распространено. Например, химический элемент кислород представлен атомами с тремя разными массами: 16, 17 и 18 а.е.м., углерод – двумя видами атомов с массами 12 и 13 а.е.м. Существуют химические элементы, которые имеют атомы с семью и более разными массами.

Изотопы – атомы одного химического элемента, имеющие разную массу.

Рассмотрим изотопы водорода. Легкий атом водорода с массовым числом 1 называют протий, тяжелый с массовым числом 2 – дейтерий. Существует и сверхтяжелый водород – тритий, массовой число которого равно трем. Как можно получить эти атомы? Запишем схему процесса:

 

Водород – единственный элемент, изотопы которого имеют собственные символы: дейтерий – D, тритий – Т. Атомы протия и дейтерия являются стабильными (устойчивыми), а тритий – радиоактивен, т.е. атомы водорода-3  подвергаются самопроизвольному распаду, при котором выделяется громадное количество энергии. Благодаря этому факту тритий является перспективным видом топлива, а пока его применение ограничивается созданием водородной бомбы. Дейтерий входит в состав так называемой «тяжелой воды» – обязательного элемента атомных электростанций.

В Периодической системе химических элементов наряду с порядковым (атомным) номером указана так называемая относительная атомная масса элемента, которая показывает во сколько раз атомы данного элемента тяжелее 1 а.е.м. В качестве атомной единицы массы была выбрана 1/12 часть массы атома изотопа углерода–12.

1 а.е.м. = 1,661∙10–24 г

Относительную атомную массу обозначают Ar, где r – первая буква английского слова relative – относительный.

Относительная атомная масса (Ar) – величина, показывающая отношение средней массы атома природной смеси изотопов элемента к одной атомной единице массы.

Относительная атомная масса – безразмерная величина, т.к. получена делением двух масс друг на друга.

Проанализируем приведенное определение. «Средняя масса атома природной смеси изотопов» – о чем это говорит? При определении относительной атомной массы учитывают все природные изотопы данного химического элемента. Например, хлор представлен в природе двумя изотопами с массовыми числами 35 и 37, причем атомов хлора-35 — 75%, а атомов хлора-37  – 25%. С учетом распространенности изотопов хлора получим:

Ar(Cl) = 35 * 0.75 + 37 * 0,25 = 35,5,

что согласуется с данными, представленными в Периодической системе. Аналогично вычисляют относительные атомные массы всех химических элементов.

Изменение числа электронов в атоме.

Если в электронную оболочку атома водорода прибавить один электрон, то мы получим атом, содержащий один протон, и два электрона (рис. 4). Изменился ли химический элемент? Нет, т.к. заряд ядра атома остался прежним +1. Масса полученной частицы также практически не изменилась (me– ≈ 0). Но ведь эта частица отличается от исходного атома водорода. Изменился заряд электронной оболочки с –1 до –2, а т.к. заряд ядра остался прежним, то мы получили заряженную

частицу: Z(атома) = Z(ядра) + Z(эл.об.) = +1 + (–2) = –1. Данный процесс может быть записан следующей схемой:

Н0 + 1е– → Н1–.

            С атомом водорода можно провести еще одно превращение – убрать электрон из электронной оболочки. При этом также химический элемент не изменится, потому что сохраняется ядро атома с зарядом +1. Запишем этот процесс:

Н0 – 1е– → Н1+.

            Полученные атомные частицы называют ионами.

Ионы – атомные или многоатомные частицы, имеющие электрический заряд.

Ионы могут иметь как положительный, так и отрицательный заряд.

 

С многоатомными ионами познакомимся позднее.

Изменение числа элементарных частиц в атоме всегда приводит к качественным изменениям. В результате этих процессов могут быть получены изотопы, ионы данного химического элемента или новый химический элемент.

?

Литературный критик В. Огнев в статье, опубликованной в журнале «Юность» привел фразу из дневника поэта Ильи Сельвинского: «Ртуть стоит в таблице элементов рядом с золотом, ей не хватает всего двух нейтронов, чтобы стать золотом» (Юность. – 1976. — № 10. – с.71).

Проанализируйте научную достоверность этой фразы.