10492

Рух електронів в атомі. Поняття про орбіталі

Конспект урока

Химия и фармакология

Навчальний предмет: хімія. Клас: 8. Тема уроку: Рух електронів в атомі. Поняття про орбіталі. Вид заняття: комбінований урок урок повторення і засвоєння нових знань на якому активізування чуттєвого досвіду учнів закріплення знань умінь та навичок проводиться з вико...

Украинкский

2013-03-27

96.5 KB

68 чел.

Навчальний предмет: хімія.

Клас: 8.

Тема уроку: Рух електронів в атомі. Поняття про орбіталі .

Вид заняття: комбінований урок( урок повторення і засвоєння нових знань, на якому активізування чуттєвого досвіду учнів, закріплення знань, умінь та навичок проводиться з використанням активних методів навчання: індукції та дедукції, демонстраційних експериментів, лабораторних дослідів, наочних схем), розповідь, тренувальні вправи.

Цілі уроку:

навчальні:

повторити і поглибити знання про атоми;

сформувати поняття про орбіталі;

з’ясувати ознаки принципу побудови електронних орбіталей.

розвивальні:

навчити учнів проводити аналогію із тим, що вони вивчили і знають, для кращого запам’ятовування нового матеріалу;

забезпечити розвиток розумових здібностей учнів, їхні вміння користуватися прийомами логічного мислення, вміння спостерігати і пояснювати хімічні та фізичні явища;

вдосконалювати уміння та навички роботи з хімічними речовинами та лабораторним обладнанням.

виховні:

виховувати творчий підхід до навчання;

плекати в учнів інтерес до вивчення хімії як цікавої теоретичної, експериментальної і прикладної науки;

зацікавити учнів у вивченні даного предмету, використовуючи приклади із життя.

Міжпредметні зв’язки: з такими науками як фізика, історія.

Навчально-методичне забезпечення заняття:

обладнання:

на демонстраційному столі: моделі атомів;

роздатковий матеріал:  картки для закріплення вивченої теми і перевірки виконання домашнього завдання, структурно-логічні схеми, ілюстрації.

Мета: ознайомити учнів з особливостями електрона як мікрочастинки, розглянути хвильовий характер руху електрона; ввести поняття «орбіталь», «енергетичний рівень», «енергетичний підрівень»; сформувати уявлення про види орбіталей та структуру їх розміщення в атомі; поглибити уявлення про складну будову атома.

Обладнання: Періодична система хімічних елементів Д.І. Менделєєва, малюнки із зображенням s-, р-, і d-орбіталей.

Структура уроку

  1.  Організаційний етап
  2.  Перевірка домашнього завдання
  3.  Актуалізація опорних знань
  4.  Вивчення нового матеріалу
  5.  Подвійність поведінки електрона.
  6.  Види орбіталей.
  7.  Структура орбіталей в атомі.
  8.  Узагальнення та систематизація знань
  9.  Домашнє завдання

VII.Підбиття підсумків уроку

Хід уроку

I. Організаційний етап

Перевірка готовності учнів до уроку, налаштування на робочий настрій.

II. Перевірка домашнього завдання

►   1. Бесіда.

  1.  Яку інформацію можна одержати з порядкового номера хімічного елемента?
  2.  Яку загальну назву мають протони й нейтрони?
  3.  Що показує нуклонне число?
  4.  Яку загальну назву мають різні види атомів?
  5.  Що таке ізотопи?
  6.  Чим подібні нукліди одного хімічного елемента та чим вони відрізняються?
  7.  Чому для більшості хімічних елементів атомна маса виражається дробовим числом?
  8.  Які нукліди Гідрогену вам відомі? Назвіть їх. Чим вони розрізняються?
  9.  Які нукліди називаються нестабільними? Наведіть приклади стабільних і нестабільних нуклідів.
  10.  Як називається здатність ядер мимовільно розпадатися? Приведіть приклади радіоактивних елементів.
  11.  Що являє собою а-розпад елементів? Що являє собою β-розпад елементів?

2. Перевірка та обговорення виконання письмових завдань (усно).

3. Індивідуальні завдання.

Завдання виконується учнями біля дошки за картками.

Картка № 1

Ядро атома одного з нуклідів не містить нейтронів. Назвіть цей елемент. Запишіть його символ, указавши протонне і нуклонне число.

Картка №2

Визначте склад ядер нуклідів Натрію-23, Алюмінію-27, Фосфору-31.

Картка №3

Визначте положення в Періодичній системі хімічних елементів Урану і Радію: вкажіть їх порядкові номери, хімічні символи, період, групу, підгрупу. Визначте заряд їх атомних ядер, число протонів, нейтронів, електронів.

4. Повідомлення учнів.

Учні зачитують короткі доповіді про застосування мічених атомів.

III. Актуалізація опорних знань

Бесіда

Яку будову має атом відповідно до моделі атома Резерфорда?

У чому полягає недосконалість моделі будови атома Резерфорда?

Яким чином електрони рухаються навколо ядра атома? Учитель формулює тему уроку, учні визначають мету уроку.

IV. Вивчення нового матеріалу

 1.   Подвійність поведінки електрона.

Розповідь учителя

Частинки з такими малими розмірами, як в електрона, мають унікальні властивості, що відрізняють їх від звичайних тіл, з якими ми маємо справу у звичайному житті. Електрон одночасно проявляє властивості і частинки, і хвилі — говорячи науковою мовою, має двоїсту природу. Подібно іншим частинкам, електрон має певну масу і заряд; у той же час електрон при русі проявляє хвильові властивості. Хвиля відрізняється від частинки тим, що її положення в просторі в даний момент часу не можна точно визначити.

Завдяки такій природі для електрона не можливо водночас визначити швидкість руху та напрямок. Якщо ми знаємо, в якому напрямку рухається електрон, то не можемо визначити швидкість руху, і навпаки. Цей принцип називають принципом невизначеності Гейзенбергу. Внаслідок цього ми не маємо можливості визначити, за якою траєкторію рухається електрон в атомі. Отже планетарна модель атома Резерфорда не зовсім правильна в тому, що електрон обертається навколо ядра за певною орбітою. Для електрона поняття «траєкторія» застосовувати не можна. Про електрон можна говорити, що в даній точці простору є певна імовірність його існування.

Наочно таку особливість електрона можна представити наступним чином. Якщо замислитися над питанням: де під час футбольного матчу розташований воротар? Відповідь «у воротах» не зовсім відповідає дійсності. Воротар постійно рухається у межах певного простору навколо воріт. Найвірогідніше його розташування у безпосередній близькості біля воріт,

менша імовірність знайти його всередині футбольного поля і ще менше у воротах супротивника або за воротами. І практично неймовірно знайти воротаря під час матчу на трибунах уболівальників. Отже, якщо сліди від взуття воротаря позначити на малюнку, то можна сказати, що сліди воротаря утворюють так звану «хмарку» навколо воріт. Там, де густина крапок («хмарки») найбільша, там воротар буває частіше, а розріджена хмарка там, де воротар буває досить рідко.

Так і електрон в атомі перебуває не в одній конкретній точці, а утворює при русі електронну хмару, густина якої (електронна густина) показує, у яких місцях електрон буває частіше, а в яких — рідше. Ту частину електронної хмари, в якій електрон проводить найбільший час і в якій електронна густина достатньо велика, називають атомною орбіталлю. Якщо подовжити аналогію з переміщенням воротаря під час матчу, то «орбіталь воротаря» — це місце навколо воріт. Атомна орбіталь — це область простору, де найімовірніше перебуває електрон.

Орбіталь це область простору, де імовірність знаходження електрона вища за 90%.

Електронні хмари, що утворюються окремими електронами в атомі, у сумі утворюють спільну електронну хмару атома — електронну оболонку.

2.   Види орбіталей.

Розповідь учителя

Кожна орбіталь має певну форму. Зазвичай, орбіталь побачити неможливо. Ані неозброєним оком, ані за допомогою навіть сучасних приладів. Орбіталь — це всього-на-всього область простору. А як можна побачити простір? У то й же час електрон, що утворює орбіталь, побачити також неможливо. Про форму орбіталей ми знаємо завдяки застосуванню математичних методів. В 1926 році австрійський фізик Ервін Шредінгер вивів фундаментальне рівняння (рівняння Шредінгера), що описує поведінку електрона в атомі, завдяки якому стало можливим обчислити імовірність існування електрона в тій чи іншій області простору, а, отже, і обчислити форму різних орбіталей. Відкриття Шредінгера стало однією з передумов виникнення квантової хімії, що вивчає будову електронних оболонок атомів і молекул.

Орбіталі різної форми позначають різними буквами: s, p, d і f. s-Орбіталі мають форму кулі, іншими словами, електрон, що перебуває на такій орбіталі (його називають s-електроном), більшу частину часу проводить усередині сфери. р-Орбіталі мають форму об'ємної вісімки. Форми d- і f-орбіталей набагато складніші. (Учитель демонструє моделі або ілюстрації орбіталей.)

3.   Структура орбіталей в атомі.

Розповідь учителя

Орбіталі характеризуються не тільки формою, але й енергією. Декілька орбіталей, що мають рівну або близьку енергію, утворюють енергетичний рівень або енергетичний шар. Якщо на цих орбіталях розташовані електрони, то можна сказати, що в електронній оболонці електрони розташовуються шарами — електронними шарами.

Кожний енергетичний рівень позначають числом п (n = 1, 2, 3, ...) або заголовною латинською літерою (К, L, М і далі за алфавітом). Для першого (найближчого до ядра) рівня п - 1, його позначають літерою К, для другого п = 2 (рівень L), для третього п = З (рівень М) тощо. Шарувату будову електронної оболонки атомів можна показати так: окружністю позначене ядро, що має певний заряд, а дугами — енергетичні рівні:

Рівень із номером п включає п2 орбіталей. Таким чином, перший енергетичний рівень включає одну орбіталь, другий — чотири, третій — дев'ять

тощо.

Кожний енергетичний рівень складається з енергетичних підрів-нів, які утворені орбіталями, однаковими за формою і енергією. Число енергетичних підрівнів дорівнює номеру енергетичного рівня. Тобто перший енергетичний рівень складається з одного підрівня, другий — з двох, третій — з трьох тощо. Ці підрівні позначаються так само, як і орбіталі, з яких вони утворені. Отже, s-орбіталі утворюють s-підрівень, р-орбіталі — р-підрівень тощо.

Енергетичний підрівень може містити тільки певне число орбіталей. Кожний s-підрівень представлений однією s-орбіталью, р-підрівень — трьома р-орбіталями, d-підрівень — п'ятьма d-орбіталями, f-підрівень — сьома f-орбіталями. В атомі ці орбіталі розташовуються таким чином, що ядро атома співпадає із центром орбіталі.

Графічно орбіталь прийнято позначати квадратом. Отже, орбіталі перших чотирьох енергетичних рівнів будуть виглядати наступним чином:

Як видно з цієї діаграми, перший енергетичний рівень складається з одного s-підрівня, утвореного однією s-орбіталлю. Другий рівень складається з двох підрівнів (s і р), утворених однією s-орбіталлю і трьома р-орбіталями (всього чотири). Третій рівень складається з трьох підрівнів (s, р, і d), утворених однією s-орбіталлю, трьома р-орбіталями і п'ятьма d-орбіталями (всього дев'ять). На четвертому рівні додається ще сім /орбі-талей і всього четвертий рівень складається з 16 орбіталей.

Зверніть увагу, що нумерація енергетичних рівнів при графічному зображенні відбувається знизу догори. Таким чином мають на увазі, що енергетичні рівні зображаються так, що від знизу до верху збільшується їх енергія. Отже перший енергетичний рівень є найнижчим і найближчим до ядра. Електрони, що на ньому перебувають, мають найнижчу енергію. Чим вище розташований енергетичний рівень, тим далі від ядра він перебуває і тим більшу енергію повинні мати електрони.

При графічному зображенні орбіталей електронної оболонки атомів на п'ятому енергетичному рівні ще необхідно додавати g -орбіталі, але в жодному хімічному елементі вони не заповнюються електронами, тому структуру орбіталей енергетичних рівнів починаючи з четвертого зображують однаково такими, що складаються з чотирьох підрівнів.

V. Узагальнення та систематизація знань

Лінгвістична задача

Латинською мовою слово «квант» означає: «скільки», «наскільки багато» або «наскільки мало». Який зміст, на вашу думку, несуть терміни «квант світла», «квантування заряду», «квантова хімія»?

Бесіда

  1.  Як ви уявляєте модель руху електронів в атомі?
  2.  Яка незвичайна властивість електрона відрізняє його від великих частинок?
  3.  У чому полягає двоїста природа електрона?
  4.  Що називають: а) електронною хмарою; б) атомною орбіталлю; в) енергетичним рівнем; г) енергетичним підрівнем?
  5.  Як визначити кількість орбіталей на енергетичному рівні?
  6.  Яку форму мають s- і р-орбіталі?

VI. Домашнє завдання

Вивчити матеріал підручника. Виконати завдання після параграфа.

VII. Підбиття підсумків уроку

Учитель просить учнів визначити, чи досягнута мета уроку, та назвати найбільш цікаві факти, що розглядалися на уроці.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

17698. Формули Френеля 41.19 KB
  Формули Френеля Фомули Френеля визначають амплітуди й інтенсивності заломленої й відбитої хвилі при проходженні світла через плоску границю розділу двох середовищ із різними показниками заломлення. Формули Френеля справделиві в тому випадку коли границя розділу дв...
17699. Хвильове рівняння для металів 21.52 KB
  Хвильове рівняння для металів З рівн Максвела: та рівнянь: діелектр проникність електрична провідність хвильове рівняння = бо = Нехай вектор рівняння Гельмгольца для монохроматичної хвилі. Введемо
17700. Часова та просторова когерентність 72.96 KB
  Часова та просторова когерентність Для інтерференції хвиль необхідною умовою є їх когерентність: однакові частоти однакові поляризації лінійні постійна різниця фаз. Розрізняють два види інтерференції – часову та просторову. Часова когерентність. Якщо τ – час спос...
17701. Шкала електромагнітних хвиль 139.3 KB
  Шкала електромагнітних хвиль Радіохвилями називають електромагнітні хвилі довжина яких у вакуумі більша за. Оптичним випромінюванням світлом називають електромагнітні хвилі довжини яких у вакуумі лежать у діапазоні від до. До оптичного випромінювання від
17702. ДОСЛІДЖЕННЯ РОБОТИ БАЗОВОЇ СХЕМИ ДТЛ 339.5 KB
  Лабораторна робота №3 ДОСЛІДЖЕННЯ РОБОТИ БАЗОВОЇ СХЕМИ ДТЛ Мета роботи: Дослідження роботи базової схеми ДТЛ. 1. Теоретичні відомості. 1.1 Базова схема ДТЛ. Призначення елементів. Базова схема діоднотранзисторної логіки зображена на мал.41. мал. ...
17703. ОСНОВИ ТЕОРІЇ ДЕРЖАВИ І ПРАВА 483.5 KB
  ОСНОВИ ТЕОРІЇ ДЕРЖАВИ І ПРАВА 1. Походження сутність та ознаки держави Відомо що держава існувала не завжди а її утворенню передував первіснообщинний устрій який являв собою стародавній тип колективного виробництва і був результатом слабкості окремої людин...
17704. ОСНОВИ КОНСТИТУЦІЙНОГО ПРАВА УКРАЇНИ 554 KB
  ОСНОВИ КОНСТИТУЦІЙНОГО ПРАВА УКРАЇНИ 1. Поняття предмет і джерела конституційного права України Етимологія слова конституція походить від лат. constitutio устрій установлення. Але ще у Стародавній Греції Арістотелем було сформоване уявлення про конституці...
17705. ОСНОВИ АДМІНІСТРАТИВНОГО ПРАВА УКРАЇНИ 544 KB
  ОСНОВИ АДМІНІСТРАТИВНОГО ПРАВА УКРАЇНИ 1. Управління як об’єкт адміністративного права Адміністративне право об’єктивно взаємопов’язане з таким соціальним явищем як управління. Сам термін від лат. аdministratio управління став універсальним засобом для хар...
17706. ОСНОВИ ФІНАНСОВОГО ПРАВА УКРАЇНИ 354 KB
  ОСНОВИ ФІНАНСОВОГО ПРАВА УКРАЇНИ 1. Фінансове право України: поняття предмет правового регулювання та система Самостійність та особливість фінансового права як галузі права зумовлена наявністю предмета та методу правового регулювання. Фінансове право Ук