Химия 8 класс. 7. Основные сведения о строении атомов
Химия и не только подпишись) Поставь лайк и сохрани в закладки чтобы не потерять!
Конспект: «Основные сведения о строении атомов»
Любой химический элемент, может существовать в трёх формах: свободные атомы, простые вещества и сложные вещества.
Свободные атомы.
Понятие «атом» возникло ещё в античном мире для обозначения частиц вещества. В переводе с греческого атом означает «неделимый».
Открытия, сделанные учёными-физиками, доказали, что атом имеет сложное строение — состоит из более мелких (элементарных) частиц.
В 1910 г. в Кембридже, близ Лондона, Эрнест Резер-форд со своими учениками и коллегами изучал рассеивание α-частиц, проходящих через тоненькую золотую фольгу и попадавших на экран. Альфа-частицы обычно чуть отклонялись от первоначального направления, всего на один градус, подтверждая, казалось бы, равномерность и однородность свойств атомов золота. И исследователи заметили, что некоторые α-частицы резко изменяли направление движения, будто наталкивались на какую-то преграду.
Разместив экран перед фольгой, Э. Резерфорд сумел обнаружить даже те редчайшие случаи, когда α-частицы, отразившись от атомов золота, летели в обратном направлении.
Расчёты показали, что наблюдаемые ими явления могли произойти, если бы вся масса атома и весь его положительный заряд были сосредоточены в крохотном центральном ядре. Радиус ядра, как выяснилось, в 100 тысяч раз меньше радиуса всего атома, той его области, в которой находятся электроны, имеющие отрицательный заряд.
Если применить образное сравнение, то весь объем атома можно уподобить стадиону в Лужниках, а ядро — футбольному мячу, положенному в центр поля.
Атом любого химического элемента — как бы крохотная Солнечная система (рисунок 1). Поэтому такую модель атома, предложенную Э. Резерфордом, называют планетарной.
Крошечное атомное ядро, в котором сосредоточена вся масса атома, состоит из элементарных частиц двух видов — протонов и нейтронов.
Протоны (таблица 1) имеют заряд, равный заряду электронов, но противоположный по знаку (+1), и массу (она принята в химии за единицу), примерно равную массе атома водорода. Обозначаются протоны знаком р+.
Нейтроны.
Не несут заряда, они нейтральны и имеют массу, примерно равную массе протона, т. е. 1. Обозначают нейтроны знаком n°.
Электроны обозначают знаком е.
Сумму чисел протонов и нейтронов в атоме называют массовым числом (А).
Например, массовое число атома алюминия:
Число протонов + Число нейтронов = Массовое число
13 + 14 = 27
Основные сведения о строении атомов.
Поскольку атом электронейтрален, то число протонов и электронов в атоме одинаково. Оно соответствует порядковому номеру химического элемента в Периодической системе Д. И. Менделеева.
Например, в ядре атома железа со держится 26 протонов, а вокруг ядра располагаются 26 электронов.
А как определить число нейтронов в атоме?
Масса атома складывается из массы протонов и нейтронов.
Зная порядковый номер элемента (Z), т. е. число протонов, и массовое число (А), равное сумме чисел протонов и нейтронов, можно найти число нейтронов (N) по формуле: N = A – Z.
Например, рассчитаем число нейтронов в атоме железа:
Массовое число – Число протонов = Число нейтронов
56 – 26 = 30
Состав атомных ядер химических элементов № 1—20 в Периодической системе Д. И. Менделеева представлен на рисунке 2.
Швейцарские учёные Г. Бинниг и Г. Рорер создали микроскоп, который позволил увидеть реальные атомы и молекулы. За это открытие они в 1986 г. получили Нобелевскую премию. Такой микроскоп получил название сканирующего, так как в нём в роли сканера выступает очень тонкая игла-щуп, которую ведут у самой поверхности исследуемого вещества. Неровности этой поверхности, создаваемые атомами (выпуклости и впадины), как бы прощупываются электрическим током, возникающим между иглой и частицами, которые образуют исследуемую поверхность. В результате с помощью мощного компьютера полученное изображение поверхности, построенное из отдельных атомов, возникает на мониторе.
Сканирующие микроскопы позволяют увеличить объекты материального мира в 100 млн раз. Так как такие объекты имеют размеры масштаба 10-9 м, т. е. размера нанометра (частица нано- от лат. «карлик», как раз и отражает эту величину), то манипулирование атомами относят к особой сфере человеческой деятельности — нанотехнологии. С помощью такой технологии создаются вещества и материалы с заранее заданными свойствами.
Например, недалеко то время, когда в нашу жизнь войдут квантовые компьютеры, которые будут обладать поразительным быстродействием и огромным объёмом памяти, способностью мгновенно записать, обработать и переслать информацию любого вида в цифровом формате. На развитие нанотехнологии в Российской Федерации выделяются значительные средства.
Презентация: «Основные сведения о строении атомов»
Ключевые моменты
- Какие научные открытия доказали, что атом — сложная частица, что он делим?
Ученый Джордж Стони первым предположил, что внутри атома существуют мельчайшие частицы, способные переносить электрический заряд, и назвал их электронами. Позднее Джозеф Томсон и Жан Перрен подтвердили, что электрон обладает минимальным отрицательным зарядом. Анри Беккерель обнаружил явление радиоактивности, показав, что атомы могут испускать неизвестное излучение. Затем Эрнест Резерфорд предложил модель атома, согласно которой почти вся масса и положительный заряд атома сосредоточены в крохотном ядре, радиус которого приблизительно в 100000 раз меньше радиуса самого атома.
- Определите число протонов, электронов и нейтронов в атомах элементов: натрия, фосфора, золота.
Натрий Na – 11 протонов, 11 электронов, 12 нейтронов
Фосфор Р – 15 протонов, 15 электронов, 16 нейтронов
Золото Au – 79 протонов, 79 электронов, 118 нейтронов
- Пользуясь этимологическим словарём, объясните, почему планетарную модель строения атома, предложенную Э. Резерфордом, называют также нуклеарной. Почему протоны и нейтроны вместе называют нуклонами?
От латинского nucleus — ядро, произошло название нуклоны, т.к. протоны и нейтроны вместе образуют ядро.
Резерфорд открыл и изучал строение ядра в атоме, поэтому и его теорию называют нуклеарной.
- Порядковый номер элемента в таблице Д. И. Менделеева равен 35. Какой это элемент? Чему равен заряд ядра его атома? Сколько протонов, электронов и нейтронов в его атоме?
Элемент с порядковым номером 35 — это бром (Вr). Заряд ядра его атома равен 35. Атом брома содержит 35 протонов, 35 электронов и 45 нейтронов.
5. На уроках биологии вы рассматривали клетки растений, используя световой микроскоп. Каков принцип действия этого микроскопа?
Световой микроскоп устроен так, что его оптическая система включает объектив и окуляр, которые размещены в подвижном тубусе, закрепленном на металлической основе с предметным столиком для образцов. Увеличение микроскопа определяется произведением увеличений объектива и окуляра. В современных световых микроскопах также предусмотрена осветительная система, а для точной фокусировки имеются макро- и микровинты. Положение конденсора можно регулировать, что позволяет лучше направлять свет на объект и повышать четкость изображения.
- Что выступает в роли аналога света в сканирующем микроскопе? Каков принцип действия этого микроскопа?
В сканирующем микроскопе функцию "света" выполняет электрический сигнал. Очень тонкий щуп-игла движется по поверхности исследуемого образца, проходя на минимальном расстоянии от нее. При этом возникает электрический ток, зависящий от неровностей поверхности, обусловленных расположением атомов. Компьютер обрабатывает эти данные, и на экране появляется изображение поверхности, воссозданное на уровне отдельных атомов.
- Что такое нанотехнологии? Почему эта отрасль науки и производства получила такое название?
Нанотехнологии — это область науки и техники, занимающаяся созданием, изучением, производством и применением структур и устройств, размеры которых измеряются нанометрами (1 нанометр равен 10^(-9) метра (10 в минус 9 степени)). Основой нанотехнологий является способность создавать и контролировать объекты на уровне атомов и молекул. Название этой области происходит от слова "нано", что на латинском языке означает "очень маленький", подчеркивая масштабы, на которых проводятся исследования и разработки.
Лабораторный опыт № 3 «Моделирование принципа действия сканирующего микроскопа»
Распакуйте пластинку жевательной резинки и с помощью указательного пальца (своеобразного сканера) сделайте вывод об относительной гладкости каждой из трёх поверхностей упаковки жевательной резинки и её содержимого: а) бумаги; б) фольги; в) самой резинки.
Лабораторный опыт № 3 посвящён моделированию принципа действия сканирующего микроскопа, который используется для изучения рельефа поверхностей на микроуровне. В данном опыте имитируется работа сканирующего микроскопа с помощью тактильного восприятия, где палец выступает как «датчик», а поверхности упаковки и жевательной резинки – как объекты исследования. Этот метод помогает понять, как исследователи получают информацию о рельефе, текстуре и гладкости различных поверхностей в микромире.
Порядок выполнения опыта:
Подготовка материалов:
Возьмите упаковку жевательной резинки с тремя различными поверхностями: бумага, фольга и сама жевательная резинка.
Распакуйте жевательную резинку, чтобы получить доступ к каждой из поверхностей.
Сканирование поверхности:
Используйте указательный палец, чтобы ощутить текстуру каждой из трёх поверхностей по очереди:
а) бумаги;
б) фольги;
в) самой жевательной резинки.
Плавно проводите пальцем по каждой поверхности и анализируйте тактильные ощущения.
Выводы о гладкости поверхностей:
На основе ощущений пальца сделайте вывод об относительной гладкости каждой поверхности.
Запишите, какая из поверхностей кажется наиболее гладкой, какая – наименее, и какая находится между ними.
Вопросы к лабораторной работе:
Какую поверхность можно назвать самой гладкой, а какую – самой шероховатой?
Обычно:
Фольга – самая гладкая поверхность, так как металл имеет ровную и блестящую текстуру.
Бумага – шероховатая по сравнению с фольгой, но относительно гладкая.
Жевательная резинка – наиболее шероховатая, поскольку на ней могут ощущаться неровности и липкость.
Почему результаты этого опыта можно сравнить с работой сканирующего микроскопа?
Подобно тому как палец скользит по поверхности и регистрирует изменения, сканирующий микроскоп использует зонд, который проходит по поверхности объекта и фиксирует неровности. Ощущения шероховатости или гладкости схожи с тем, как микроскоп определяет высоту и глубину структур на поверхности.
Какие факторы могут повлиять на субъективность оценки поверхности в этом опыте?
Восприятие текстуры может зависеть от чувствительности пальцев, давления при касании, влажности кожи, а также от ожиданий исследователя.
Как можно использовать полученные результаты?
Опыт позволяет лучше понять, как физические свойства материала влияют на его восприятие. На практике такие исследования помогают разрабатывать новые материалы с заданными текстурными характеристиками или оценивать качество продуктов.
#химия_8_класс
#химия_8_7
#основныесведенияостроенииатомов
#химияпрезентация
#габриелян
Использованные источники:
- Химия. 8 класс. Учебник - Габриелян О.С.
- Использование ChatGPT