Бинарный урок по теме "Строение атома и периодическая таблица химических элементов Д. И. Менделеева" 11 класс

БИНАРНЫЙ УРОК ПО ХИМИИ И ФИЗИКЕ

ТЕМА: «СТРОЕНИЕ АТОМА И ПЕРИОДИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ Д.И. МЕНДЕЛЕЕВА»

Урок  разработали:

учитель химии Милица Н. В.,

учитель физики Куропатова Е. А.

Цель: Повышение мотивации учащихся к изучению химии и физики.

Задачи:

1. Образовательная — обобщить и систематизировать знания по темам «Строение атома» и «Периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева».

2. Воспитательные — воспитать уважение учащихся к открытиям в области физики и химии, воспитать положительное отношение к одноклассникам независимо от успешного изучения предмета и умение вести уважительную дискуссию.

3. Развивающая — заложить основы единого естественнонаучного мировоззрения и критического отношения к наблюдаемым фактам и явлениям, умение работать в группе, формирование универсальных учебных действий.

Оборудование: Портрет Д.И. Менделеева, компьютер; мультимедийная презентация к уроку, Периодическая система химических элементов Д.И.Менделеева

Ход урока

Вступительное слово.

Учитель: Здравствуйте, ребята. Сегодня у нас необычный урок – интегрированный урок по химии и физике. Тема его вам известна – «Строение атома и периодический закон химических элементов Д.И. Менделеева». И это не случайно. Наш мир – удивительно многогранен. И в природе различные явления взаимосвязаны. Так, изучая один предмет, мы зачастую основываемся на закономерностях другого.

Мы с вами уже знаем, что и физические, и химические свойства веществ зависят от строения атома. И сегодня мы с вами постараемся обобщить материал, изученный на уроках химии и физики.

Понятие атом (греч. «atomos» – неделимый) ввел Демокрит. У Демокрита атомы выступают в роли первоначала. Они неделимы, различаются по величине, весу, форме и находятся в вечном движении. После Демокрита учение об атомах было на много веков забыто. Возродил атомистическую теорию английский физик и химик Джон Дальтон. Он основывался на открытых в то время законах химии и экспериментальных данных о строении вещества. Таким образом, установил, что атомы одного элемента имеют одинаковые свойства, а разных элементов – различаются по свойствам. Дальтон ввел важную характеристику атома – атомную массу и для очень многих элементов были установлены ее относительные значения.

Экспериментальные данные свидетельствуют о том, что атом – сложноустроенная система.

Работа с текстом ( класс разделить на три группы, каждой группе дать задание  - найти в тексте информацию по своей модели атомов).

Модели атома.

Одной из первых моделей строения атома явилась модель английского физика Джозефа Томсона, предложенная им в в1904 г. – так называемый «пудинг с изюмом»: атом представляет собой сферу положительного электричества с вкрапленными электронами.

Для проверки этой модели в 1899-1911 гг. английский физик Эрнест Резерфорд провел опытные исследования и сформулировал планетарную (ядерную) теорию строения атома. Согласно этой модели, в центре атома находится очень маленькое ядро, размеры которого приблизительно в 100’000 раз меньше размеров самого атома. В ядре сосредоточена практически вся масса атома. Оно имеет положительный заряд. Вокруг ядра движутся электроны, заряженные отрицательно. Их число определяется зарядом ядра.

Однако такая модель имела свои недостатки:

1. Резерфорд не смог объяснить устойчивости атома. Двигаясь вокруг ядра, электрон расходует энергию и в какой-то момент, израсходовав ее всю, он должен остановиться – упасть на ядро, что равносильно гибели атома. Но на самом деле атомы – структуры довольно стабильные.

2. Резерфорд не смог объяснить линейный характер атомных спектров. Согласно его модели, электрон должен излучать энергию постоянно и поэтому атомный спектр должен быть сплошным, но экспериментальные данные доказывали обратное: спектр не сплошной, а прерывистый. Это означает, что электрон излучает энергию порциями.

Свою теорию строения атома, основанную на планетарной модели и квантовой теории, в 1913 году предложил датский физик Нильс Бор. Основные положения он сформулировал в виде постулатов:

I. Электрон может вращаться вокруг ядра по определенным, стационарным круговым орбиталям.

II. Двигаясь по стационарной орбите, электрон не излучает энергию. 

III. Излучение электромагнитной энергии (либо ее поглощение) происходит при переходе электрона с одной стационарной орбиты на другую. 

Но и эта модель не явилась совершенством, в ней также присутствовали противоречия. «Спасти» теорию Бора пытались многие ученые.

В 1932 году Иваненко предложил протонно-нейтронную модель ядра. Эту теорию развил Гейзенберг. Эта модель строения атома существует до сих пор, сочетает в себе все предыдущие модели и «исправляет» их недостатки. Суть теории в том, что атомное ядро состоит из протонов и нейтронов. В совокупности они называются нуклоны. Число протонов в ядре («+» заряд) характеризует его заряд. Количество электронов («-» заряд), движущихся вокруг ядра, соответствует количеству протонов в нем. Электроны движутся по определенным атомным орбиталям, которые могут существовать в различных формах. При переходе с орбитали на орбиталь испускается или поглощается электромагнитная энергия.

Учитель физики. Строение ядра атома

Для физиков интерес представляет ядро атома. В ядре находятся протоны и нейтроны. Количество протонов соответствует порядковому номеру химического элемента в ПСХЭ Д. И. Менделеева. Количество нейтронов равно разности массового числа и числа протонов.

Задания по группам.

Физика                1 группа

1) Найдите число протонов и нейтронов, входящих в состав изотопов магния ²⁴Mg,  ²⁵Mg,   ²⁶Mg.

2) Напишите недостающие  обозначения в следующих реакциях:

²⁷Al + ⁴He = p + ?                       

?  +  p  = ⁴He + ²²Na

______________________________________________________________

Физика                2 группа

1) Найдите число протонов и нейтронов, входящих в состав изотопов  углерода ¹¹С, ¹²С, ¹³С.

2) Напишите недостающие  обозначения в следующих реакциях:

⁵⁵Mn + ? = ⁵⁶Fe + n

? + p = ¹⁶O + ⁴He

Физика                3 группа

1) Найдите число протонов и нейтронов, входящих в состав изотопов калия ³⁹К, ⁴⁰К, ⁴¹К.

2) Напишите недостающие  обозначения в следующих реакциях:

? + n = ⁴He + ²³Na

¹⁴N + n = ¹⁴C + ?

Учитель химии. Строение электронных оболочек.

Для химии большой интерес представляет строение электронной оболочки. Электронная оболочка — совокупность всех электронов  в атоме. Электроны  в атоме занимают определенные уровни, подуровни, орбитали. Чисто уровней в атоме элемента равно номеру периода, в котором расположен элемент. Электроны, занимающие разные уровни,  отличаются  по энергии  и по расстоянию их от ядра атома; чем меньше номер уровня, тем ближе электрон к ядру и меньше его энергия. Уровни состоят из подуровней. Подуровни обозначаются s, p, d, f. Электроны, расположенные на разных подуровнях одного уровня, имеют разную энергию и разную форму орбиталей. S-электроны имеют сферическую форму, p-электроны — гантелеобразную форму.  Состояние электронов  в атоме можно представить подобно тому, как быстро движущаяся иголка швейной машинки, пронзая ткань, вышивает по ней узор, так и электрон, который быстро движется в пространстве вокруг ядра «вышивает» не плоский, а объемный рисунок электронного облака. Часть электронного облака, где вероятность нахождения электронов максимальна, называется орбиталью. Подуровни состоят из орбиталей. Электроны разных орбиталей одного подуровня имеют одинаковую энергию. Орбитали обозначают квантовой ячейкой, в которой  могут располагаться не более 2 электронов с противоположными спинами. Электронная формула — распределение электронов по уровням, подуровням и орбиталям.

Задания по группам.

Химия  1 группа

1. К s-элементам  относится каждый из элементов:

1) натрий и алюминий   2) калий и аргон   3) барий и гелий   4) кальций и хлор

2. Число  электронв в ионе Са²⁺  равно

1) 18   2) 20     3) 22    4) 40

3. Число энергетических уровней и число внешних электронов  алюминия равны соответственно

1) 2 и  1   2) 2 и 3    3) 3 и3    4) 3 и 2

4. В каком ряду химические элементы расположены в порядке возрастания атомного радиуса?

1) C, N. O   2) Na, Mg, Al    3) F, O, N   4) Br, Cl, As

5. Порядок заполнения подуровней

период	1	2	3	4	5	6	7
подуровни	1s	2s2p	3s3p	4s3d4p	5s4d5p	6s4f5d6p	7s5f6d7p

Составьте электронную формулу атома кремния. Электроны валентного электронного слоя распределите по орбиталям.

Химия  2 группа

1. Химический элемент расположен в IV периоде, IA группе. Распределению электронов в атоме этого элемента соответствует ряд чисел:

1) 2,8,8,2   2) 2,8,18,1   3) 2,8,8,1    4) 2,8,18,2

2. 18 электронов не содержит частица

1) Na⁺     2) Cl^-   3) Ar⁰  4) K⁺

3. Число энергетических уровней и число внешних электронов атома хлора равны соответственно

1) 4 и 6    2) 2 и 5    3) 3 и 7    4)4 и 5

4. Среди электронов второй подгруппы  максимальный радиус атома имеет

1) берилий    2) барий   3)кадмий    4) цинк

5. Порядок заполнения подуровней

период	1	2	3	4	5	6	7
подуровни	1s	2s2p	3s3p	4s3d4p	5s4d5p	6s4f5d6p	7s5f6d7p

Составьте электронную формулу иона хлора.

Химия  3 группа

1. К s-элементам не относится:

1) сера   2) гелий    3) водород  4) кальций

2. Сходное строение внешнего электронного слоя имеют атомы мышьяка и

1) фосфора     2) селена   3) германия   4) ванадия

3. Число энергетических уровней и число внешних электронов атома азота равны соответственно

1) 2 и 3   2) 2 и 5  3) 3 и 7  4) 3 и 5

4. Наименьшим атомным радиусом обладает

1) фтор           2) неон           3) йод             4) ксенон

5. Порядок заполнения подуровней

период	1	2	3	4	5	6	7
подуровни	1s	2s2p	3s3p	4s3d4p	5s4d5p	6s4f5d6p	7s5f6d7p

Составьте электронную формулу атома калия. Электроны валентного электронного слоя распределите по орбиталям.

Физминутка «Игра в детектива»

Учитель: Любой детектив должен только по одному описанию определить, о каком веществе идет речь. Каждому будут прочитаны некие определения, относящиеся к загаданному элементу. Если ответ готов после первого определения, то команда зарабатывает 5 баллов, после второго — 4 балла и т. д.

1 группа

1. В организме человека этот элемент присутствует в тканях зубов, печени, клетках нервной системы.
2. Вещество, содержащее этот элемент, входит в состав пудры.
3. Его сплавы используют в предметах домашнего обихода.
4. Этот элемент не окисляется кислородом воздуха.
5. Сплав этого металла с медью называют латунью. (Цинк)

2 группа

1. Весьма распространенный неметалл.
2. Этот элемент входит в состав белков.
3. Незаменимый элемент в производстве резины.
4. Используется в сельском хозяйстве для борьбы с вредителями виноградной лозы, в медицине при лечении чесотки.
5. Горит сине-голубым пламенем. (Сера)

3 группа

1. За 350 лет до н. э. Аристотель в своих трудах упоминает об этом элементе.
2. Алхимики часто называли этот элемент меркурием.
3. Этот металл хорошо растворяет другие металлы, образуя амальгамы.
4. Паря металла ядовиты.
5. Находится внутри градусника. (Ртуть)

Общее задание (химия и физика)

Показать строение атома

1 группа	2 группа	3 группа
Ca	Zn	Kr

Рефлексия

Учитель: Прошу каждого ученика  на своих рабочих листах проставить:

 

Тема сегодняшнего урока была интересна, все было понятно

Мне было интересно, но не все было понятно

Было неинтересно, ничего не понятно

Учитель: Сколько в мире удивительного и еще непознанного! Сегодня мы с вами затронули  лишь ничтожную долю знаний в изучении  мира атома. Но уже прекрасно понимаем важность, значимость и необходимость изучения этого мира путем интеграции знаний, открытий всех наук. Изучаю химию, невозможно не изучать и не знать физику, биологию, математику. В этом, я уверена, вы сегодня еще раз убедились. Спасибо всем. Урок закончен.