Состав атомных ядер. Изотопы. Радиоактивность

1*Тема урока:      Состав атомных ядер. Изотопы. Радиоактивность.               Урок изучения и первичного закрепления нового материала в 8 классе,  Учебник Г.Е.Рудзитис, Ф.Г.Фельдман «Химия и физика 9» «Отыщи всему начало,  и ты многое поймешь» (Козьма Прутков)                   Цели урока:  1.Обучающая: рассмотреть  физический   смысл   порядкового   номера   элемента,  научить   школьников описывать состав атомных ядер, разъяснить понятие изотопов, явление радиоактивности. 2.Развивающие: сформировать у учащихся личностную мотивацию, познавательный интерес к данной теме; развить интеллектуальные и творческие способности учащихся, диалектическое мышление; углубить   знания   о   взаимосвязи   строения   атома   и   структурой   ПСХЭ; отработать навыки работы с опорным конспектом и ПСХЭ. 3.Воспитательная: развить познавательный интерес к устройству окружающего мира 4.Здоровьесберегающая: Использовать   методические   приемы,   позволяющие   предотвратить   переутомление учащихся, повысить их внимание.                  Задачи урока:  Познакомить учащихся с историей установления сложного строения атома, с частицами,  составляющими атом и их характеристиками. Отработать умение записывать массовое число, порядковый номер элемента рядом с его  символом, определять число протонов, нейтронов и электронов атомов любых химических  элементов. Показать, что этимологическое начало понятия "атом" ("неделимый") не соответствует  действительности ­ атом делим. Дать понятие о составе атома и атомного ядра. Раскрыть  взаимосвязь понятий: протон, нейтрон, электрон, массовое число. Показать биологическое влияние радиации на организм человека. Воспитывать в учениках уверенность в своих силах. Межпредметные связи: физика, биология Основные понятия (впервые вводимые):                      1. Заряд ядра атома. 2. Электрон, протон, нейтрон. 3.Изотопы Планируемые результаты обучения:                                      Знать строение атома, значение порядкового номера (физический  смысл),  состав атомного ядра, определение изотопов.                                      Знать 3 вида излучений.                                      Уметь описывать химический элемент с точки зрения положения в  ПСХЭ и составе ядра. Тип урока:   изучения и первичного закрепления нового материала. Оборудование:                                      ПСХЭ Д.И.Менделеева, опорный конспект (на каждый стол)  (приложение 1), карточки с заданиями (приложение 2), мультимедиа  проектор, экран ,  презентация по теме урока(приложение 3). Ход урока: I. II. Организационный момент Введение   Девизом нашего урока могут служить слова небезызвестного Козьмы Пруткова: «Отыщи всему начало,  и ты многое поймешь» Целью   нашего   урока   является   расширение   ваших   знаний   по   строению   атома, полученных   на   уроках   физики,   знакомство   с   составом   ядра,   понятиями:   протон, нейтрон,   изотоп.   Вы   получите   представление   о   явлении   радиоактивности   и   о биологическом влиянии радиоактивности на организм человека. III. Актуализация опорных знаний Прежде чем перейти к новой теме мы напишем Х/д (Химический диктант) ­      Найди элемент по адресу, укажи его порядковый номер               (использовать ПСХЭ Д.И.Менделеева),  1. 2период, 5группа главная(азот)  2. 2период, 3группа главная(бор) 3. 3период, 2группа главная(магний) 4. 5период, 2группа побочная(кадмий) 5. 2период, 7группа главная(фтор) 6. 4период, 3группа побочная(скандий) 7. 4период, 6группа побочная(хром) 8. 4 период,4группа главная(германий) 9. 4период, 4группа побочная(титан) 10. 7период, 1группа главная(франций) Оценить себя по следующему эталону: ­одна ошибка – оценка 4 ­две ошибки – оценка 3 ­более трех ошибок – тема не усвоена, посетить дополнительное занятие. IV. Объяснение нового материала         Раннее мы давали определение «атому» ­  как неделимой частицы. Но в конце XIX века   это   определение   потеряло   свою   актуальность.   Посмотрим,   какие   же   открытия подвигли   ученый   мир   признать,   что   этимологически   понятие   «атом»   ­   неделимый   не соответствует действительности. По ходу объяснения делайте записи в опорном конспекте, или выделяйте цветом, то что необходимо запомнить. 2*В 1879 году английский ученый Уильям Крукс открыл катодные лучи – поток быстролетящих отрицательно заряженных частиц, размеры которых были меньше самого маленького атома водорода, по вызываемой ими люминесценции. В  1891году  Д.Стонэй предложил назвать открытые частицы электронами. 3*В  1895  году немецкий ученый  Уильям Конрад Рентген  обнаружил новый вид излучения,   обладающего   большой   проникающей   способностью,   и   назвал   их  Х­лучами. Таинственные лучи засвечивали фотопластинку, завернутую в черную бумагу. Несколько позднее было установлено, что Х­лучи представляют собой электромагнитные колебания с очень малой длиной волны. В настоящее время рентгеновские лучи широко используются в различных областях науки и техники. В  1896  году французский ученый  Анри Беккерель  открыл явление естественной радиоактивности – самопроизвольного распада ядер атомов тяжелых элементов. В  1898  году  Мария и Пьер Кюри,  изучавшие явление радиоактивности, открыли новый радиоактивный элемент, названный полонием. 4*Антуан Анри Беккерель, а также Мария Склодовская­Кюри и Пьер Кюри  обнаружили, что при распаде атомы испускают три типа лучей, которые получили  свои названия по трем первым буквам греческого алфавита:  α β γ ,  ,  . Эти три вида излучения очень сильно отличаются друг от друга по проникающей способности,   т.е.   по   тому,   насколько   интенсивно   они   поглощаются   различными веществами. 5*Главным итогом совершенных открытий было ясное осознание того, что атом не является мельчайшей частицей вещества, он имеет сложное строение. Было предложено несколько   гипотез   –   моделей   строения   атома.   Большинство   из   них   основывалось   на предположениях, что атом, оставаясь в целом электронейтральным, представляет собой совокупность положительно и отрицательно заряженных частиц. В  1911 г Э.Резерфорд   на основе своих исследований (известных вам из курса физики)   предложил   планетарную   модель   атома.   Исследователь   привел   неоспоримые доказательства того, что атомы состоят из трех типов элементарных частиц:  протонов, нейтронов   и электронов. 6* (планетарная модель атома) Мы видим, что протоны и нейтроны составляют ядро, которое находится в центре атома. Ядро занимает очень небольшую часть объема атома, но в нем сосредоточена практически вся масса атома. Протоны имеют положительный заряд, а нейтроны не имеют заряда, они ­ нейтральны. Вокруг ядра движутся электроны ­ частицы с отрицательным зарядом. Их движение  ограничено сферическим пространством вокруг ядра. Английский ученый доказал, что порядковый номер элемента в ПСХЭ Д.И.Менделеева совпадает:  а) с зарядом ядра;  б) с количеством протонов;  в) с количеством электронов. 7*Элементарные частицы, можно характеризовать следующим образом Частица Электрон Протон Нейтрон символ ē  р n Заряд Относительная масса, а.е.м. ­1 +1 0 1\1840 1,007 1,009 8*Число протонов в ядре атома соответствует его атомному номеру и обозначается  символом Z. Порядковый номер элемента в ПСХЭ Д.И.Менделеева совпадает с зарядом ядра его  атома! (выделить цветом в опорном конспекте (ОК)) Приложение 1 9* Число протонов и нейтронов, образующих ядро атома, называют массовым числом и  обозначают символом А. A = число протонов + число нейтронов             A=Z+N (записать в рамке в ОК) Атомный номер Z и массовое число А элемента записываются перед символом элемента  следующим образом:  Например, для магния:                                                       24 массовое число 24 атомный номер 12 символ элемента Mg Количество нейтронов в ядре можно вычислить из соотношения между массовым числом и  атомным номером. Число нейтронов = A ­ Z                      N=A­Z (записать в рамке в ОК) A ­ массовое число Z ­ атомный номер 12 Mg Ядро атома магния содержит 12 нейтронов     (24 ­ 12 = 12) Атомы электронейтральны,   поэтому,   что мы можем сказать о количестве  протонов  и  электронов ?                        р= е (выделить в ОК) 12 Mg[ (12 p+; 12 n0);12e]0              Р 24        Zn                                              Na 10*Динамическая пауза 1.Посмотрите на тренажер для глаз – выполнить упражнение по красному кругу – 2раза,  затем по синему – в обратную сторону – 2 раза, затем опишите глазами восьмерку по  часовой стрелке по зеленому контуру.(таким образом мы снимаем нагрузку с одних  глазных мышц и перекладываем её на другие, что улучшает кровообращение и снимает  напряжение зрительного нерва.) 2. Встали. Потянитесь. Сбросьте руки вниз –вдоль туловища,  ­далее – руки к плечам – круговые движения назад на 4 счета, затем вперед на 4 счета, ­руки на талию – пружинящие наклоны вправо на 2 счета, влево на 2 счета, повторить, ­потянулись, сбросили руки вдоль туловища, улыбнулись, сели, продолжаем занятие. ­ Скажите, пожалуйста, как вы думаете, почему массы атомов, указанные в ПСХЭ  Д.И.Менделеева имеют дробное значение? Мы только что выяснили, что масса атома  определяется суммой масс протонов и нейтронов, а это должно быть определенно  целочисленное значение. 11   *  Изотопы Как показали исследования, атомы одного элемента могут различаться между собой по  некоторым свойствам, особенно по массе. Это происходит из­за разного количества  нейтронов в их ядрах. Атомы одного элемента, имеющие одинаковое число протонов, но различное число  нейтронов, называются изотопами. (выделить в ОК) Слово «изотоп» имеет греческое происхождение (isos ­ «равный» и  topos ­ «положение») и  в переводе означает «равный по положению», поскольку все изотопы одного элемента  занимают одно место в периодической системе. 12*Известны три изотопа водорода: протий, дейтерий и тритий. Все три изотопа имеют одинаковый атомный номер, так как у каждого из них лишь один  протон в ядре. Различие же заключается в количестве нейтронов. Ядро дейтерия, кроме одного протона, содержит также один дополнительный нейтрон.  Поскольку дейтерий вдвое тяжелее протия, он называется тяжелым водородом. Поэтому  вода, в молекулах которой находится дейтерий, а не протий, называется тяжелой водой  (D2O).  (в 1000г обычной воды – 150г тяжелой, с тритием – следовые количества) Ядро трития самое тяжелое, оно состоит из одного протона и двух нейтронов. Тритий  также присутствует в природной воде, но в крайне малых (следовых) количествах. Только изотопы водорода имеют собственные символы ­ D и T. (отметьте в ОК) 1H   2 1 Изотопы других элементов не имеют собственных символов и названий. 1D   3 1T 13*Хлор существует в виде смеси двух изотопов: одного ­ с атомной массой 35 а.е.м., a другого ­ с атомной массой 37 а.е.м. 14*Атомная масса элемента рассчитывается с учетом процентного соотношения его  изотопов. Атомная масса элемента может быть рассчитана с помощью следующей формулы: (в рамки в ОК)                %w1 ∙ Ar1 + %w 2∙ Ar2 + %wn∙ Arn Ar  =  ­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­                                      100% Атомная масса хлора рассчитывается так:                                   Ar (Cl) = 35 ∙ 0.75 + 37∙ 0.25=35.5 Таким образом  можно объяснить  положение Ar(39,95)  и  К(39,09) в ПСХЭ. Очевидно у К  тяжелых изотопов в % отношении меньше, чем легких, а у аргона наоборот. Итак, мы можем сказать, что открытие явления радиоактивности и опыты Э. Резерфорда,  исследования М. Склодовской –Кюри, Пьера Кюри, работы Ирен Жолио­Кюри и  Фредерика  Жолио (1934г), сыграли ключевую роль в развитии знаний о строении вещества. Большинство элементов встречаются в природе в виде стабильных изотопов. Существуют и радиоактивные изотопы, в основном у элементов с относительной атомной  массой больше 82, т.е. у элементов, стоящих в ПСХЭ Д.И.Менделеева после свинца. 15*Радиоактивные изотопы используются очень широко –    в медицине, в естественных науках, на электростанциях, для производства ядерного  оружия.  16*Просмотрите видеосюжет и покажите стрелками в опорном конспекте положительные  и отрицательные стороны использования радиоактивных изотопов. Воздействие радиоактивности Радиоактивные изотопы могут быть очень опасны для человека. Даже в небольших  количествах радиоактивные элементы представляют потенциальную опасность для жизни.  Радиация может повредить генетическую структуру, что приводит к поражению иммунной  системы или раку. Посмотрите, какие части тела наиболее чувствительны к радиации. 17* Криптон 85,Радий 222 ,Уран, Плутоний 23 Легкие  Иод 131 Щитовидная железа Кобальт 60 Печень  Цезий 137,Калий 40 Мышцы Кости  Углерод 14 ,Фосфор 32,Радий 226, Стронций 90 Степень воздействия радиации зависит от дозы радиоактивного облучения, полученного  организмом, то есть зависит от количества радиоактивного вещества, расстояния до него и  продолжительности облучения. Небольшие дозы радиации, которые мы получаем от естественных источников, ­ безопасны. В природе находится множество радиоактивных изотопов. Они рассредоточены в воздухе,  воде, почве, скалах и минералах. В живых организмах также присутствуют радиоактивные  изотопы. Человеческий организм получает их вместе с пищей. Растения поглощают их из  почвы. 18*Определенную часть этих компонентов можно получить при вдыхании сигаретного  дыма даже при пассивном курении. Поэтому стоит наверное каждому задуматься ещё и об  этой стороне этой пагубной привычки. V. Закрепление Итак, мы с вами выяснили состав ядра атома, научились показывать, что атом  электронейтрален, рассмотрели  явлением радиоактивности , познакомились с изотопами.  Выяснили, какое влияние может оказать радиация на организм человека.  Прежде чем вы приступите к выполнению индивидуальных заданий по первичному  закреплению нового материала  запишите домашнее задание и прослушайте указания к  нему. • • 19*Домашнее задание §37,стр125­128, вопр. 1­3стр 138.  упр1,(опорный конспект) Письменно в тетради, просмотрите текст упражнения,  есть ли у вас вопросы по выполнению Д/з? Приступаем к работе по карточкам  в виде выполнения заданий разного уровня.  Активно используем ОК и ПСХЭ Д.И.Менделеева. Учащиеся получают индивидуальные карточки с заданиями разного уровня, где  указано, какое количество баллов они могут получить при выполнении каждого задания.  (Приложение 2) После выполнения задания проставьте, пожалуйста , соответствующие знаки в разделе  «Рефлексия урока» И последнее, обменяйтесь карточками с соседом по парте, и проверьте,  как справился с  заданием ваш коллега. Таким образом,  вы выполните по два варианта, что способствует  лучшему закреплению материала. Не забудьте оценить работу товарища по  соответствующим уровням.  У нас осталось немного времени. Загадайте, пожалуйста, химический элемент. Его  порядковый номер умножьте на 2, прибавьте к этому произведению 5. Теперь всю сумму  умножьте на пять. По очереди говорите мне ответ, а я скажу вам порядковый номер вашего загаданного элемента. (Разгадка: От предложенного ответа необходимо отбросить последнюю цифру и вычесть от оставшегося числа 2. Получится порядковый номер задуманного элемента в таблице  Д.И.Менделеева). В оставшееся время можно также предложить ученикам загадки: Очень положительный С массою внушительной, А таких, как он, отряд Создает в ядре заряд. Лучший друг его – нейтрон. Догадались? Он­….(протон)!.  Зарядом я похвастать не могу, А потому сижу в ядре и ни гу­гу. А то еще подумают: шпион, А я нейтральный и зовусь…(нейтрон)! Он бежит по проводам, Он бывает тут и там, Свет зажег, нагрел утюг …. – наш лучший друг. Если в атом он попал –  То считай почти пропал: Он с утра и до утра Носится вокруг ядра. (электрон) Спасибо всем за урок! При выходе не забудьте сдать свои индивидуальные карточки – я,  проверив их, соглашусь или нет с оценкой выставленной вам вашим коллегой. До свидания. /   Знак   (*) в тексте соответствует определенному слайду презентации.  / Приложение 3 Приложение 1  Опорный конспект по теме «Состав атомных ядер. Изотопы. Радиоактивность.» Приложение 2 Карточки Приложение 3 Презентация к уроку по теме «Состав атомных ядер. Изотопы. Радиоактивность.» Приложение 4 Пакет документов для посещающих урок участников продуктивно­управленческой игры