Понятие «атом» пришло к нам из далекой античности, но совершенно изменило тот первоначальный смысл, который вкладывали в него древние греки (в переводе с греческого «атом» означает «неделимый»). Этимология названия «неделимый» отражает сущность атома с точностью до наоборот. Атом делим и состоит из элементарных частиц.

Сложность строения атома доказана фундаментальными открытиями, сделанными в конце XIX и начале XX в. в результате изучения природы катодных лучей (Дж. Томсон, 1897 г.), открытия явления фотоэффекта (А. Г. Столетов, 1889 г.), открытия радиоактивности химических элементов (А. Беккерель, М. Склодовская-Кюри, 1896-1899 гг.), определения природы α-частиц (эксперименты Э. Резерфорда, 1889-1900 гг.). Ученые пришли к заключению о том, что атомы обладают собственной структурой, имеют сложное строение.

Как же развивалась классическая теория строения атома?

В 1904 г. в работе «О структуре атома» Дж. Томсон дал описание своей модели, получившей образное название «сливового пудинга».

В 1911 г. Э. Резерфорд предложил планетарную модель атома.

В 1913 г. Н. Бор внес в планетарную модель атома Э. Резерфорда квантовые представления.

В 1932 г. была разработана протонно-нейтронная теория ядра, согласно которой ядра атомов состоят из протонов и нейтронов.

Электроны, протоны и нейтроны называют элементарными частицами.

Каковы же свойства этих частиц?

Корпускулярно-волновые свойства микромира . Элементарные частицы, а также построенные из них атомные ядра, атомы и молекулы имеют ничтожно малые массы и размеры и поэтому обладают своими особыми свойствами, непохожими на те, которые имеют объекты окружающего нас макромира. Они образуют свой, специфический мир - микромир, описываемый законами квантовой механики, которые в значительной степени применимы для частиц с очень маленькими массами и очень большими скоростями.

Квантовая механика характеризует частицы микромира как объекты с двойственной природой - корпускулярно-волновым дуализмом: они являются одновременно и частицами (корпускулами), и волнами.

Корпускулярно-волновой дуализм объектов микромира подтвержден и экспериментально знакомыми вам из курса физики интерференцией и дифракцией электронов, протонов, нейтронов, атомов и т. д.

Электрон - частица, определяющая наиболее характерные химические свойства атомов и молекул. Двойственная природа электрона может быть подтверждена на опыте. Если электроны, испускаемые источником - катодом - пропускать через маленькие отверстия в пластинке, поставленной на их пути, то они, попадая на фотопластинку, вызывают ее почернение. После проявления фотопластинки на ней можно увидеть совокупность чередующихся светлых и темных колец, т. е. дифракционную картину (рис. 1).

Рис. 1.
Электронограммы газов (слева) и кристаллов (справа). Центральное пятно обусловлено нерассеянным пучком электронов, а кольца - электронами, рассеянными под разными углами

Дифракционная картина включает в себя как дифракцию - огибание волной препятствия, так и интерференцию, т. е. наложение волн друг на друга. Эти явления доказывают наличие у электрона волновых свойств, так как только волны способны огибать препятствия и налагаться друг на друга в местах их встречи. Однако, попадая на фотослой, электрон дает почернение лишь в одном месте, что свидетельствует о наличии у него корпускулярных свойств. Будь он только волной, он более или менее равномерно засвечивал бы всю пластинку.

Вследствие дифракции электрон, пройдя отверстие, может в принципе попасть в любую точку фотопластинки, но с разной вероятностью, т. е. можно говорить о вероятности обнаружения электрона в той или иной области фотослоя, а в общем случае - в той или иной области пространства. Поэтому движение электрона и в атоме нельзя рассматривать как движение точечного заряда по строго определенной замкнутой траектории.

Вопросы и задания к § 1

1. Назовите те явления, которые прямо или косвенно доказывают, что атом - сложная частица.
2. Как развивалась классическая теория строения атома? Какие модели атомов вам известны? В чем их суть? В чем - недостатки?
3. Приведите примеры явлений, доказывающих двойственную (дуалистическую) природу частиц микромира.
4. В чем отличие объектов микро- и макромира?
5. Под элементарными (наименьшими) частицами понимают неделимые частицы. Как такое допущение соответствует утверждению физиков о том, что элементарная атомная частица - электрон - делима? Кстати, именно открытие делимости электрона было удостоено Нобелевской премии в 1998 г.

Сера химический элемент - (Soufre франц., Sulphur или Brimstone англ., Schwefel нем., θετον греч., лат. Sulfur, откуда символ S; атомный вес 32,06 при O=16 [Определен Стасом по составу сернистого серебра Ag 2 S]) принадлежит к числу важнейших неметаллических элементов.… …

Сера, химический элемент - (Soufre франц., Sulphur или Brimstone англ., Schwefel нем., θετον греч., лат. Sulfur, откуда символ S; атомный вес 32,06 при O=16 [Определен Стасом по составу сернистого серебра Ag2S]) принадлежит к числу важнейших неметаллических элементов. Она… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

Сжатие при химических реакциях - В большом числе случаев химические реакции сопровождаются изменением объема веществ, участвующих в превращении. В случае, когда объем веществ, вступающих в реакцию, больше объема происходящих при реакции веществ, наблюдается положительное С.… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

Комплексные соединения - Цис платин одно из многих координационных соединений Комплексные соединения (лат. complexus сочетание, обхват) или координационные соединения (л … Википедия

Вещество как материя - (Matière, Substance, Materie, Stoff, Matter) противополагается по смыслу духу, силе, форме, явлению и пустоте. Такое отрицательное определение, происходящее из древности, не может служить основанием для каких либо научных сведений о В. Наука же… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

Брожение (хим. процесс) - представляет особый химический процесс, вызываемый так наз. ферментами. При процессе брожения сложная частица органического вещества распадается на более простые, т. е. заключающие меньшее число атомов. Среди громадного числа брожений, как… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

Брожение - (хим. процесс) представляет особый химический процесс, вызываемый так наз. ферментами. При процессе брожения сложная частица органического вещества распадается на более простые, т. е. заключающие меньшее число атомов. Среди громадного числа… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

Брожение - представляет особый химический процесс, вызываемый так наз.ферментами. При процессе брожения сложная частица органического веществараспадается на более простые, т.е. заключающие меньшее число атомов.Среди громадного числа брожений, как… … Энциклопедия Брокгауза и Ефрона

complex particle - sudėtingoji dalelė statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. complex particle vok. zusammengesetztes Teilchen, n rus. сложная частица, f pranc. particule constituante, f … Fizikos terminų žodynas

particule constituante - sudėtingoji dalelė statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. complex particle vok. zusammengesetztes Teilchen, n rus. сложная частица, f pranc. particule constituante, f … Fizikos terminų žodynas

Слайд 2

Цели и задачи

Познакомить учащихся с эволюцией научных взглядов на строение атома Показать взаимодействие наук физики и химии

Слайд 3

Атом – «неделимая» частица химического элемента Доказательства сложности строения атома Открытие катодных лучей (1897г., Дж. Томсон) Открытие рентгеновских лучей (1895г., К. Рентген), явления фотоэффекта 1889 г., А.Г. Столетов) 3.Открытие радиактивности (1896 г.,А. Беккерель) и её изучение (1897-1903 гг., супруги М. Склодовская- Кюри и П. Кюри)

Слайд 4

СЛОВО «АТОМ» ПРИДУМАЛ БОЛЕЕ 2500 ЛЕТ НАЗАД ДРЕВНЕГРЕЧЕСКИЙ ФИЛОСОФ ДЕМОКРИТ

АТОМ – ЭТО МЕЛЬЧАЙШАЯ ХИМИЧЕСКИ НЕДЕЛИМАЯ ЧАСТИЦА ВЕЩЕСТВА

Слайд 5

Представления о строении атома

Классическая теория строения атома Модели строения атома: 1. «Пудинг с изюмом» (1902-1904 гг.,Дж. Томсон и В. Кельвин 2. Планетарная модель (1907г., Э. Резерфорд) 3. Модель Бора (1913) Современные представления о строении атома на основе квантовой механики

Слайд 6

МОДЕЛЬАТОМАТОМСОНА

Атом, по мысли Дж. Томсона, очень похож на пудинг с изюмом: электроны, как "изюминки", а "каша" - положительно заряженное вещество атома. Джозеф Джон ТОМСОН

Слайд 7

СТРОЕНИЕ АТОМА

Слайд 8

Постулаты Н. Бора

электроны в атоме вращаются по строго определённым замкнутым орбитам, не испуская и не поглощая энергии; при переходе электронов с одной орбиты на другую происходит поглощение или выделение энергии.

Слайд 9

Современная квантовая модель

Н. Бор - создатель первой квантовой теории атома и активный участник разработки основ квантовой механики. Также он внёс значительный вклад в развитие теории атомного ядра и ядерных реакций, процессов взаимодействия элементарных частиц со средой. Электрон имеет двойственную (корпускулярно-волновую природу) -28-19 Масса = 9,1*10 г; заряд =1,6*10 Кл Движущийся электрон обладает свойствами волны (способность к дифракции интерференции)

Слайд 10

Современная модель атома

Слайд 11

СТРОЕНИЕ АТОМА

Слайд 12

СТРОЕНИЕ АТОМА протоны нейтроны электроны атом ядро электронная оболочка

Слайд 13

Z – порядковый номер химического элемента A – массовое число,A=Ar N – число нейтронов

Слайд 14

Число pZ p = Z(порядковому номеру химического элемента) Число ēZ ē = Z(порядковому номеру химического элемента) Число n N = A – Z(массовое числоминус порядковый номер химического элемента) + + о

Слайд 15

Изотопы

Слайд 16

Нуклиды -

различные виды атомов. Нуклиды характеризуются массовым числом А и зарядом ядра Z. Изотопы - нуклиды содинаковымиZ, норазными А Изобары – нуклиды сразными Z, ноодинаковыми А

Слайд 17

Проверяем знания

Задание 1. Запишите для 2-3 элементов (по вашему выбору). Элемент Порядковый номер Относительная атомная масса Заряд ядра атома Число протонов Число нейтронов Число электронов

Слайд 18

Задание 2. Выполните следующие упражнения Назовите элемент, содержащий 23 протона. Назовите элементы II периода, содержащие 8 нейтронов и запишите их. Назовите и запишите символы элементов, в которых сумма протонов и нейтронов равна 40. В ядре атома химического элемента А содержится 11 протонов и 12 нейтронов, а в ядре атома химического элемента В – 12 протонов и 12 нейтронов. Определите, являются ли они: а) изотопами одного элемента; б) атомами двух химических элементов, у которых одинаковое массовое число; в) атомами двух разных элементов, находящихся в периодической системе рядом.

Слайд 19

Задание 3. Определить состав изотопов 35Cl и 37Cl 28Si , 29Si, 30Si 39Ar, 40Ar

Слайд 20

Посмотреть все слайды

Атом –

сложная частица

«Всё окружающее

нас состоит из

неделимых частиц

или атомов»

Демокрит

(около 460 до н. э. -

около 360 до н. э.)

Рентгеновские лучи

Кристалл

Дифракционная

картинка

Вильгельм Конрад Рентген

немецкий физик

В 1895 году

Вюрцбургский университет

Электроны

В 1897 году

Джон Томсон

английский физик

Кембриджский университет

Антуан Анри Беккерель

французский физик

1896 год

Явление радиоактивности

Почернение

Проявленная

фотопластина

Соли урана

Мария Склодовская-Кюри

Пьер Кюри

польская физик-химик

французский физик-химик

В 1903 году

Открытие радия

Открытие

полония

«Пудинговая модель»

Джон Томсон

английский физик

В 1904 году

Электроны совершают колебательные движения, благодаря которым атом испускает электромагнитную энергию, а сам атом – электронейтрален.

Эрнест Резерфорд

английский физик

Рассеяние α-частицы

В 1907 году

«Планетарная модель»

Квантовая теория

Нильс Бор

датский физик

Электроны передвигаются по замкнутым орбитам в соответствии значения своей энергии, которая не выделяется и не поглощается при этом.

В 1913 году

Электрон может переходить из одного в другое разрешённое энергетическое состояние, испуская или поглощая при этом энергию.

Дмитрий Дмитриевич

Вернер Карл

Иваненко

Гейзенберг

русский физик

немецкий физик-теоретик

В 1932 году

Нуклоны = Протоны (Z) + Нейтроны (N)

Протонно - нейтронная

теория

А – массовое число атома

– это разновидности атомов химических

Изотопы

элементов, которые имели одинаковый

атомный номер, но разные массовые числа.

Число электронов

Заряд ядра

Число протонов (Z)

Порядковый номер

Электрон

Массовое

Протонов

Электронов

Изменение числа протонов в атоме приводит к образованию нового химического элемента, потому что изменяется заряд ядра атома.

1 протон (Z)

1 протон (Z)

Изменение числа нейтронов в атоме приводит к изменению атомной массы элемента.

Изотопы водорода отличаются по своим свойствам.

Дейтерий

Химический элемент – это совокупность атомов с одинаковым зарядом ядра.

Кислород

Свободные атомы

Простые вещества

кислород

озон

Сложные вещества

СН₃ - О - СН₃

С₂Н ₅ - ОН

Этанол

Диметиловый эфир

Узнали о вкладе ученых всего мира в развитие теории строения атома;

Объяснили существование изотопов на примере водорода;

Рассмотрели элементарный состав атома на примере фосфора.

Урок 1. Атом – сложная частица

Цель : обобщить знания из курсов физики и химии о явлениях, доказывающих сложность строения атома, познакомить учащихся с эволюцией научных взглядов на строение атома.

Знать : особенности строения атома.

Уметь : описывать строение атома, характеризовать частицы, входящие в его состав.

Ход урока

вы помните, что «атом» в переводе с греческого обозначает «неделимый», до конца ХIХ века это считалось верным. Но открытия конца ХIХ - начала ХХ вв. показали, что атом устроен сложно.

С тех пор, как стало ясно, что атом состоит из более мелких частиц, ученые пытались

объяснить строение атома, предлагали модели:

Дж. Томсон (1903 г.) – атом состоит из положительного заряда, равномерно распространенному по всему объему атома, и электронов, колеблющихся внутри этого заряда. Эта модель не нашла экспериментального подтверждения.

Э.Резерфорд (1911 г.) – планетарная или ядерная модель атома:

Внутри атома находится положительно заряженное ядро, занимающее ничтожную часть объема атома;

Весь положительный заряд и почти вся масса атома сосредоточена в ядре;

Электроны вращаются вокруг ядра, они нейтрализуют заряд ядра.

Модель Резерфорда подтверждалась опытами с тонкими металлическими пластинами, облучаемыми α-частицами.

Но классическая механика не могла объяснить, почему электроны не теряют энергию по мере вращения и не падают на ядро.

В 1913 г. Н.Бор дополнил планетарную модель постулатами:

Электроны в атоме вращаются по строго определенным замкнутым орбитам, не испуская и не поглощая энергии;

При переходе электронов с одной орбиты на другую происходит поглощение или выделение энергии.

4. Современная квантовая модель строения атома:

Электрон имеет двойственную природу. Подобно частице электрон имеет массу 9,1х10 -28 г и заряд 1,6х10 -19 Кл.

Электрон в атоме не движется по определенной траектории, а может находиться в любой части околоядерного пространства. Вероятность нахождения электрона в разных частях околоядерного пространства неодинакова.

Пространство вокруг ядра, где вероятность нахождения электрона наибольшая называется орбиталью .

- Ядро состоит из нуклонов – протонов и нейтронов. Число протонов в ядре равно порядковому номеру элеме6нта, а сумма чисел протонов и нейтронов равна массовому числу атома.

Это положение было сформулировано после открытия Э. Резерфордом в 1920 г. протона, Дж.Чедвиком в 1932 г.- нейтрона.

Различные виды атомов называются нуклидами. Нуклиды характеризуется массовым числом А и зарядом ядра Z.

Нуклиды с одинаковым Z, но разными А называют изотопами. (35 17 Cl и 37 17 Cl).

Нуклиды с разными Z, но одинаковыми А называют изобарами. (40 18 Аr и 40 19 К).

Задание1:

Расписать строение атома для элементов: железа, алюминия, бария, калия, кремния.

Задание 2

1. Определите химический элемент по составу его атома - 18 p + , 20 n 0 , 18 e - :

а) F б) Ca в) Ar г) Sr

2. Общее число электронов у иона хрома 24 Cr 3+ :

а) 21 б) 24 в) 27 г) 52

3. Максимальное число электронов, занимающих 3 s - орбиталь, равно:

а) 14 б) 2 в) 10 г) 6

4. Число орбиталей на f - подуровне:

а) 1 б) 3 в) 5 г) 7

5 . Наименьший радиус атома среди приведённых элементов имеет:

а) Mg б) Ca в) Si г) Cl

Домашнее задание : § 1. учить по тетради, зад 1-4.