1) uses the concepts of the element, atomic nucleusnucleusnucleus, isotopeisotopeisotope, proton, neutron, electron, to describe the composition of matter; describes the composition of the atomic nucleus on the basis of mass and atomic numbers.
Quarks: A quarkquarkquark is an elementary particle, that is the smallest indivisible particle of matter. Protons and neutrons are composed of quarks. There are six quarks and they are considered in terms of three pairs: up/down, charm/strange, and top/bottom. Protons are made of two up and one down quarkquarkquark. The neutron is made of two down and one up quark. The up quarks have a charge of of the elementary charge, and the down quarks have a charge of of the elementary charge.
[Illustration 1]
[Illustration 2]
[Illustration 3]
The students work individually.
Task 1
Label the parts of the atom shown in the picture below.
[Illustration 4]
The teacher introduces parameters describing nucleusnucleusnucleus.
Atomic Numberatomic numberAtomic Number (Z): The number of protons in the nucleus is called the atomic number and is denoted by the symbol Z. The Z protons within the nucleus correspond to the Z electrons in outer part of an atom.
Mass Numbermass numberMass Number (A): The sum of the number of protons and the neutrons in the nucleus is called the mass number. It is represented by the symbol A:
where: Z - the number of protons, N - the number of neutrons.
If an element is denoted by X, then the following notation is in use:
If the mass numbermass numbermass number and atomic numberatomic numberatomic number of an element is known, it is very easy to calculate the number of neutrons in nuclei.
In some notation only mass number occurs:
[Illustration 5]
Different styles of the atomic structurestructurestructure notation for oxygen: (from left) the periodic table; mass number and atomic numberatomic numberatomic number are shown; only mass number is shown.
Isotopes: Nuclides are atomic nuclei with a certain atomic number Z and the mass numbermass numbermass number A. Two nuclides with the same atomic number but different mass numbers are known as isotopes.
More than 300 nuclides are found naturally on Earth.
Some examples of isotopes:
- The simplest element - hydrogen – has two heavy isotopes, called deuterium and tritium. They have own symbols: D (deuterium) and T (tritium).
- Carbon occurs mainly as . IsotopeisotopeIsotope is a little more than 1%. All other carbon isotopes are radioactive.
[Illustration 6]
[Illustration 7]
The students work individually and compare the correctness of their results working in small groups.
Task 2
Answer the following questions:
1. What part of the atom has no charge? 2. What is the relation between the number of protons and electrons in an atom? 3. What are the constituents of proton and neutron? 4. What determines the mass numbermass numbermass number?
Task 3
1. Draw five protons in the nucleusnucleusnucleus of the atom. Mark their charge with the appropriate symbol. 2. Draw six neutrons in the nucleus of the atom. 3. Draw two electrons in the first energy level. Mark their charge with the appropriate symbol. 4. Draw three electrons in the second energy level. Mark their charge with the appropriate symbol. 5. What element is represented by the diagram?
A nucleusnucleusnucleus consists of protons and neutrons. Protons and neutrons are made up of quarks. Every nuclidenuclidenuclide is characterised by mass number and atomic numberatomic numberatomic number. Two nuclides with the same atomic number but different mass numbers are known as isotopes.
Selected words and expressions used in the lesson plan
Atom jest składnikiem materii, który jednoznacznie określa dany pierwiastek. Atomy mają bardzo złożoną strukturę. Prawie cała masa atomu skoncentrowana jest w niewielkim i bardzo gęstym jądrze, który ma dodatni ładunek. Wartość tego ładunku znana jest jako liczba atomowa pierwiastka. Wolną przestrzeń wokół jądra zajmują elektrony mające ładunek ujemny wynoszący 1,6022 · 10Indeks górny -19-19 C. Ładunek ten nazywany jest ładunkiem elementarnym. Masa elektronu jest bardzo mała i wynosi 9,109390 · 10Indeks górny -31-31 kg. Elektrony zachowują się jak cząstki kwantowe, co oznacza że nie da się określić ich położenia w danym momencie. Zamiast mówić o położeniu elektronu, określamy prawdopodobieństwo znalezienia go w przestrzeni atomu. Promień atomu jest miarą wielkości atomu i zwykle określony jest przez średnią odległość od jądra do granicy obszaru, w której prawdopodobieństwo znalezienia elektronu wynosi 95%. Promienie atomu zwykle wynoszą 30‑300 pm.
mb55e3f5f493af03a_1527752256679_0
RFM42j3HKQ86V1
Jądro jest zbudowane z dwóch rodzajów cząstek: protonów i neutronów. Protony są naładowane dodatnio, a ich ładunek jest dokładnie taki sam co do wartości jak ładunek elektronu, ale o przeciwnym znaku. W każdym elektrycznie neutralnym atomie liczba protonów jest taka sama jak elektronów. Masa proton równa jest 1,6726 · 10Indeks górny -27-27 kg. Proton jest 1837 cięższy od elektronu. Neutron nie posiada ładunku. Jego masa wynosi prawie tyle samo co masa protonu: 1,674929 · 10Indeks górny -27-27 kg. Większość jąder zawiera taką samą ilość neutronów i protonów.
mb55e3f5f493af03a_1528449000663_0
Jądro atomowe i jego składniki
mb55e3f5f493af03a_1528449084556_0
Trzeci
mb55e3f5f493af03a_1528449076687_0
XI. Fizyka jądrowa. Uczeń:
1) posługuje się pojęciami pierwiastek, jądro atomowe, izotop, proton, neutron, elektron, do opisu składu materii; opisuje skład jądra atomowego na podstawie liczb masowej i atomowej.
mb55e3f5f493af03a_1528449068082_0
45 minut
mb55e3f5f493af03a_1528449523725_0
Opisuje podstawową strukturę jądra atomowego.
mb55e3f5f493af03a_1528449552113_0
1. Wyjaśnia, czym są podstawowe składniki materii.
2. Opisuje skład jądra atomowego na podstawie liczb masowej i atomowej.
mb55e3f5f493af03a_1528450430307_0
Uczeń:
- posługuje się pojęciami pierwiastek, jądro atomowe, izotop, proton, neutron, elektron do opisu składu materii,
- wyjaśnia, czym jest liczba atomowa i masowa.
mb55e3f5f493af03a_1528449534267_0
1. Dyskusja.
2. Analiza tekstu.
mb55e3f5f493af03a_1528449514617_0
1. Praca indywidualna.
2. Praca grupowa.
mb55e3f5f493af03a_1528450127855_0
Powtórzenie wiadomości. Nauczyciel rozpoczyna dyskusję stawiając pytania. Uczniowie zapisują wyniki dyskusji na tablicy.
Z czego zbudowana jest materia? Jaka jest najmniejsza niepodzielna cząstka materii?
mb55e3f5f493af03a_1528446435040_0
Nauczyciel wprowadza podstawowe pojęcia dotyczące jądra atomowego i jego składników.
Budowa atomu: Atom jest składnikiem materii, który jednoznacznie określa dany pierwiastek. Atomy mają bardzo złożoną strukturę. Prawie cała masa atomu skoncentrowana jest w niewielkim i bardzo gęstym jądrze, który ma dodatni ładunek. Wartość tego ładunku znana jest jako liczba atomowa pierwiastka. Wolną przestrzeń wokół jądra zajmują elektrony mające ładunek ujemny wynoszący 1,6022 · 10Indeks górny -19-19 C. Ładunek ten nazywany jest ładunkiem elementarnym. Masa elektronu jest bardzo mała i wynosi 9,109390 · 10Indeks górny -31-31 kg. Elektrony zachowują się jak cząstki kwantowe, co oznacza że nie da się określić ich położenia w danym momencie. Zamiast mówić o położeniu elektronu, określamy prawdopodobieństwo znalezienia go w przestrzeni atomu. Promień atomu jest miarą wielkości atomu i zwykle określony jest przez średnią odległość od jądra do granicy obszaru, w której prawdopodobieństwo znalezienia elektronu wynosi 95%. Promienie atomu zwykle wynoszą 30‑300 pm.
[Grafika interaktywna]
Jądro: Jądro jest zbudowane z dwóch rodzajów cząstek: protonów i neutronów. Protony są naładowane dodatnio, a ich ładunek jest dokładnie taki sam co do wartości jak ładunek elektronu, ale o przeciwnym znaku. W każdym elektrycznie neutralnym atomie liczba protonów jest taka sama jak elektronów. Masa proton równa jest 1,6726 · 10Indeks górny -27-27 kg. Proton jest 1837 cięższy od elektronu. Neutron nie posiada ładunku. Jego masa wynosi prawie tyle samo co masa protonu: 1,674929 · 10Indeks górny -27-27 kg. Większość jąder zawiera taką samą ilość neutronów i protonów.
Kwarki: Kwark jest cząstką elementarną, czyli najmniejszą niepodzielną cząstką materii. Protony i neutrony zbudowane są z kwarków. Jest sześć kwarków, które pogrupowane są w trzy pary: górny/dolny, powabny/dziwny oraz prawdziwy/piękny. Protony zbudowane są z dwóch kwarków górnych i jednego dolnego. Neutron zbudowany jest z dwóch kwarków dolnych i jednego górnego. Kwarki górne mają ładunek równy ładunku elementarnego, a dolne ładunek równy ładunku elementarnego.
[Ilustracja 1]
[Ilustracja 2]
[Ilustracja 3]
Uczniowie pracują indywidualnie.
Polecenie 1
Oznacz części atomu pokazane na poniższym obrazku.
[Ilustracja 4]
Nauczyciel wprowadza parametry opisujące jądro atomowe.
Liczba atomowa (Z): Liczba protonów w jądrze nazywana jest liczbą atomową i jest oznaczona symbolem Z. Z protonów w jądrze odpowiada Z elektronom w zewnętrznej części atomu.
Liczba masowa (A): Suma liczby protonów i neutronów w jądrze nazywana jest liczbą masową i jest oznaczana symbolem A:
gdzie: Z - liczba protonów, N - liczba neutronów.
Jeśli pierwiastek oznaczony jest przez X, używany jest następujący zapis:
Jeśli znana jest liczba masowa i liczba atomowa pierwiastka, bardzo łatwo obliczyć liczbę neutronów w jądrach.
W niektórych zapisach występuje tylko liczba masowa:
[Ilustracja 5]
Różne rodzaje zapisu struktury atomowej dla tlenu: (od lewej) układ okresowy; podana jest liczbę masowa i liczbę atomowa; podana jest tylko liczba masowa.
Izotopy: Nuklidy to jądra atomowe o określonej liczbie atomowej Z i liczbie masowej A. Dwa nuklidy o tej samej liczbie atomowej, ale o różnych masach, nazywane są izotopami.
Ponad 300 nuklidów występuje naturalnie na Ziemi.
Niektóre przykłady izotopów:
- Najprostszy pierwiastek - wodór - ma dwa ciężkie izotopy, zwane deuterem i trytem. Mają one własne symbole: D (deuter) i T (tryt).
- Węgiel występuje głównie jako . Izotopu jest nieco ponad 1%. Wszystkie inne izotopy węgla są radioaktywne.
[Ilustracja 6]
[Ilustracja 7]
Uczniowie pracują indywidualnie, a następnie pracując w małych grupach sprawdzają poprawność swoich odpowiedzi.
Polecenie 2
Odpowiedz na następujące pytania:
1. Jaka część atomu nie ma ładunku? 2. Jaki jest związek między liczbą protonów i elektronów w atomie? 3. Jakie są składniki protonu i neutronu? 4. Co określa liczba masowa?
Polecenie 3
Wykonaj następujące kroki i określ, do którego pierwiastka należy poniższy atom.
1. Narysuj pięć protonów w jądrze atomu. Zaznacz ich ładunek odpowiednim symbolem. 2. Narysuj sześć neutronów w jądrze atomu. 3. Narysuj dwa elektrony na pierwszym poziomie energii. Zaznacz ich ładunek odpowiednim symbolem. 4. Narysuj trzy elektrony na drugim poziomie energii. Zaznacz ich ładunek odpowiednim symbolem. 5. Jaki pierwiastek reprezentowany jest przez diagram?
Odpowiedź: Bor.
mb55e3f5f493af03a_1528450119332_0
Jądro składa się z protonów i neutronów. Protony i neutrony składają się z kwarków. Każdy nuklid charakteryzuje się liczbą masową i liczbą atomową. Dwa nuklidy o tej samej liczbie atomowej, ale o różnych masach, nazywane są izotopami.