Урок «Изменения в составе ядер атомов химических элементов. Изотопы»

Ход урока

1. Организационный момент.

2. Проверка домашнего задания – актуализация знаний.

Учитель

(задаёт короткие вопросы, выявляет пробелы в знаниях и устраняет их с помощью дополнительных разъяснений, оценивает работу некоторых наиболее активных учеников)

Фронтальный опрос:

Какие научные открытия доказали, что атом – сложная частица, что он делим?

Опишите ядерную модель строения атома английского учёного Э. Резерфорда.

Из каких частиц построено ядро атома?

Какие характеристики у этих частиц?

Что обозначает порядковый номер элемента?

Каковы заряды атомных ядер элементов: Ca, Ne, F, B?

упр.3, стр.43.

Что такое массовое число?

Как можно определить число нейтронов?

упр.5, стр.43

Ученики (дают устные ответы)

Предполагаемые ответы:

– Введение понятия «электрон» (Стони);

- Открытие катодных лучей;

- Открытие явления радиоактивности (Анри Беккерель)

Электроны подобно планетам вращаются вокруг ядра.

Ядро атома состоит из протонов и нейтронов.

Протоны имеют положительный заряд, m = 1; нейтроны заряда не имеют, m = 1.

Порядковый номер элемента равен заряду ядра атома и числу электронов и протонов в составе атома.

Ca – заряд ядра +20, Ne – заряд ядра +10,

F – заряд ядра +9, B – заряд ядра +5.

Na – 11p, 11e, 12n; P – 15p, 15e, 16n; Au – 79p, 79, 118n.

Массовое число – сумма чисел протонов и нейтронов в атоме.

Зная порядковый номер элемента, т.е. число протонов, и массовое число (Ar), равное сумме чисел протонов и нейтронов, можно найти число нейтронов по формуле: N = A – Z

Бром. Заряд ядра +35. 35p, 35e, 45n/

Учитель (предлагает выполнить х/д – указать одним из знаков («+» или «-») характер своих знаний по теме прошлого урока)

Задание: Отметьте верные суждения об атоме.

неделим;

электронейтрален;

состоит только из протонов и нейтронов;

число протонов в атоме равно числу электронов;

ядро атома занимает большую часть объема атома;

число протонов равно числу нейтронов;

большая часть массы атома приходиться на массу электронов;

порядковый номер элемента в Периодической системе равен заряду ядра атома.

Ученики (выполняют задание)

Предполагаемые ответы:

–

+

–

+

+

–

–

+

3. Изучение нового материала. Изменения в составе ядер атомов химических элементов. Изотопы.

Учитель (объявляет тему урока)

Сегодня мы выясним, какие изменения могут происходить в составе ядер атомов химических элементов. Познакомимся с изотопами, как разновидностью атомов одного химического элемента.

Ученики (записывают тему урока)

Изменения в составе ядер атомов химических элементов. Изотопы.

Учитель (предлагает ответить на вопрос)

Изменения числа протонов в ядре атома.

Вопрос:

Что произойдет с атомом элемента, если в его ядре изменить число протонов? К примеру, в ядро атома водорода добавить один протон?

Ученики (думают, отвечают на вопрос)

Предполагаемый ответ:

Получиться новое ядро с зарядом +2

Учитель (задает следующий вопрос)

Получиться ядро другого химического элемента – гелия. Именно эти превращения осуществляются на Солнце, из ядер водорода синтезируются ядра гелия.

Вопрос:

Что произойдёт, если из атомного ядра кислорода удалить два протона?

Ученики (думают, рассуждают, отвечают на вопрос)

Предполагаемый ответ:

Получиться новое ядро с зарядом +6, т.е.атомное ядро другого химического элемента – углерода.

Учитель (дает представление о ядерных реакциях)

Процессы превращения атомов одних элементов в другие относятся к ядерным реакциям.

Ядерные реакции можно осуществлять и на Земле с помощью ядерных реакторов и особых ускорителей элементарных частиц – синхрофазотронов. В результате ядерных реакций получаются новые химические элементы.

Пример искусственно полученных элементов: американские физики-ядерщики синтезировали элемент с зарядом ядра атома +101 и дали ему название Менделевий (Md) в честь нашего великого учёного. В нашей стране подобные работы ведутся в центре ядерных исследований в г.Дубне. Там впервые были синтезированы элементы с №102-107

Учитель (предлагает ответить на вопросы)

Изменения числа нейтронов в ядре атома.

Вопросы:

1.Что произойдёт с атомом химического элемента, если в ядре изменить число нейтронов?

2. Можно ли ожидать образование другого химического элемента?

Например, добавить в ядро атома водорода 1 нейтрон? Получится ли новый химический элемент?

Ученики (думают, рассуждают, отвечают на вопросы учителя)

Предполагаемые ответы:

По условию, число протонов не меняется, следовательно, заряд ядра останется прежним +1. но изменяется массовое число, т.е. масса атома. Атом станет тяжелее.

Нового элемента не получиться.

Учитель (дает понятие об изотопах)

Следовательно, мы получили разновидность того же самого химического элемента – водорода, но уже с другим значением Ar. Такие атомы называются изотопами.

От слов «изос» - одинаковый, «топос» - место. Изотопы занимают одно место, одну клетку в ПСХЭ Д.И.Менделеева.

Атомы изотопов одного элемента имеют одинаковое число протонов, но разное число нейтронов.

Каждый химический элемент встречается в природе в виде смеси изотопов. Атомные массы элементов, приводимые в ПСХЭ, есть среднеарифметические значения атомных масс природной смеси изотопов. Именно поэтому, они дробные.

По Ar можно предположить, какие изотопы существуют у данного элемента. Пример: Ar (К) = 39,102 (колеблется между 39 и 40). Следовательно, в природе встречаются 2 вида изотопов калия – с массовым числом 39, и с массовым числом 40. (39К и 40К). Очевидно, что подавляющее большинство природных изотопов калия (почти 90%) приходится на долю «легких» изотопов 39К. А вот у аргона Ar, наоборот, больше тяжелых изотопов, поэтому значение его Ar близко к 40. Ar (Ar) = 39,948.

Для хлора характерны изотопы с массовыми числами не 35 и 36, а 35 и 37. Природный хлор состоит из 75% изотопа с Ar = 35 и 25% изотопа с Ar = 37.

Зная, содержание каждого изотопа можно вычислить среднюю относительную атомную массу любого элемента.

Ar (Cl) = 35 ∙ 0,75 + 37 0,25 = 35,5.

Подобным образом, получаются атомные массы всех химических элементов, приведённых в ПСХЭ Д.И.Менделеева.

Химические свойства изотопов одного и того же элемента одинаковые, т.к. они имеют один и тот же заряд ядра.

Другое дело у изотопов водорода. Если у изотопов других элементов изменение масс незначительно, то в случае водорода масса изотопов меняется, увеличивается в 2,3 раза, поэтому это сказывается на свойствах элемента. Изотопы водорода имеют свои названия и обозначения:

1Н – протий

2Н – или D - дейтерий

3Н –или Т - тритий

Ученики (записывают определение «изотопов»)

Разновидности атомов одного и того же химического элемента, имеющие одинаковый заряд ядра, но разное массовое число, называются изотопами.

В верхнем левом углу перед знаком химического элемента ставится значение массового числа, а в нижнем левом углу – порядковый номер элемента (число протонов). Число протонов у изотопов одинаковое, поэтому часть применяют сокращённую запись, без нижнего числа

35Cl и 37Cl.

Учитель (дает современное определение понятию «хим. элемент»)

Сведения об изотопах позволяют дать точное определение понятия «химический элемент».

Химический элемент – это совокупность атомов с одинаковым зарядом ядра

Ученики (записывают определение в тетрадь).

4. Закрепление полученных знаний.

Учитель (проверяет усвоение основных терминов, выставляет оценки за работу на уроке)

Задания:

Определите относительную атомную массу элемента серебра, если он состоит из двух изотопов: 109Ag (массовая доля 44%) и 107Ag (массовая доля 56%).

(для сильного ученика). Медь содержит 2 изотопа 63Cu и 65Cu. Ar (Cu) = 63,54. Определите в процентах содержание каждого из изотопов.

Выставление оценок за урок.

Ученики (выполняют задание)

Предполагаемые ответы:

Ar (Ag) = 109 ∙ 0,44 + 107 ∙ 0,56 = 107,88

Пусть x – процентное содержание изотопа с массовым числом 63, тогда (1- x) – процентное содержание изотопа с массовым числом 65.

63,54 = 63x + 65(1-x)

63,54 = 63x + 65 - 65x

65x - 63x = 65 – 63,54

2x = 1,46

x = 0,73

ω (63Cu ) = 73%, ω (65Cu) = 27%

5. Итог урока.

В результате изменения числа протонов в атомном ядре из одних химических элементов образуются другие. В результате изменения числа нейтронов в ядре атома образуются разновидности того же самого элемента, различающиеся массовыми числами – изотопы. Все элементы представляют собой смеси изотопов, каждый из которых имеет атомную массу. Атомная масса элемента – средняя атомная масса изотопов данного элемента. Сущность атома заключается в числе протонов, сохраняется число протонов – сохраняется химический элемент. Он может быть представлен нейтральными атомами различных изотопов.

Задание на дом.

§ 7, вопросы 1-4 (устно), зад.5 (по желанию), зад.6 (письменно), стр. 46.