Тема урока: Атомное ядро. Нуклонная модель ядра

Тема урока: Атомное ядро. Нуклонная модель ядра Цель урока:Сформировать   у  учащихся   представление   об  атомной  ядре   и   изучить   нуклонная модель ядра. План: 1. Атомное ядро; 2. Нуклонная модель ядра. Атом   состоит   из   ядра   и   окружающего   его   электронного   "облака".   Находящиеся   в заряд. Протоны, облаке электроны несут отрицательный электрический   электронном   входящие в состав ядра, несут положительный заряд. В любом атоме число протонов в ядре в точности равно числу электронов в электронном облаке, поэтому атом в целом – нейтральная частица, не несущая заряда. Атом может потерять один или несколько электронов или наоборот – захватить чужие электроны.   В   этом   случае   атом   приобретает   положительный   или   отрицательный   заряд   и называется ионом. Практически   вся   масса   атома   сосредоточена   в   его   ядре,   так   как   масса   электрона составляет всего лишь 1/1836 часть массы протона. Плотность вещества в ядре фантастически велика – порядка 1013 ­ 1014г/см3. Спичечный коробок, наполненный веществом такой плотности, весил бы 2,5 миллиарда тонн! Внешние   размеры   атома   –   это   размеры   гораздо   менее   плотного   электронного   облака, которое примерно в 100000 раз больше диаметра ядра. Кроме   протонов,   в   состав   ядра   большинства   атомов   входят нейтроны,   не   несущие никакого заряда. Масса нейтрона практически не отличается от массы протона. Вместе протоны и нейтроны называются нуклонами (от латинского nucleus – ядро). Электроны, протоны и нейтроны являются главными "строительными деталями" атомов и называются субатомными   частицами. Их   заряды   и   массы   в   кг   и   в   специальных   “атомных” единицах массы (а.е.м.) показаны в таблице 2­1. Заряд   +1 0 ­1 Масса: кг 1,67∙127 1,67∙127 9,11∙131 Таблица 2­1. Субатомные частицы. Частица   Протон Нейтрон Электрон Из   таблицы   2­1   видно,   что   массы   субатомных   частиц   чрезвычайно   малы.   Показатель степени (например, десять в минус двадцать седьмой степени) показывает, сколько нулей после запятой  нужно  записать,  чтобы  получилась  десятичная   дробь, выражающая  массу  субатомной частицы в килограммах. Это ничтожнейшая часть килограмма, поэтому массу субатомных частиц удобнее выражать в атомных единицах массы (сокращенно – а.е.м.). За атомную единицу массы принята ровно 1/12 часть массы атома углерода, в ядре которого содержится 6 протонов и 6 нейтронов. Схематическое изображение такого "эталонного" атома углерода приведено на рис. 2­ 5 (б). Атомную единицу массы можно выразить и в граммах: 1 а.е.м. = 1,660540∙10­24 г. а.е.м. 1,00728 1,00867 0,00059 <="" p=""> Рис. 2­5. Атомы состоят из положительно заряженного ядра и электронного облака. а) В состав ядра атома   водорода   входит   только   1   протон,   а   электронное   облако   заполняется   одним электроном. б) В ядре атома углерода 6 протонов и 6 нейтронов, а в электронном облаке – 6 электронов. в) Существует   также изотопный углерод,   ядре   которого   на   1 нейтрон больше. Содержание этого изотопа в природном углероде составляет чуть более 1% (об изотопах см. ниже). Линейные размеры атомов очень малы: их радиусы составляют от 0,3 до 2,6 ангстрема (1 ангстрем = 10–8 см). Радиус ядра около 10–5 ангстрема, то есть 10–13 см. Это в 100000 раз меньше размеров электронной оболочки. Поэтому правильно показать относительные пропорции ядер и электронных оболочек на рисунке невозможно. Если бы атом увеличился до размеров Земли, то ядро имело бы всего около 60 м в диаметре и могло бы поместиться на футбольном поле. Масса атома, выраженная в килограммах или граммах, называется абсолютной атомной массой.   Чаще   пользуются относительной   атомной   массой,   которая   выражается   в   атомных единицах   массы   (а.е.м.).   Относительная   атомная   масса   представляет   собой   отношение   массы какого­нибудь атома к массе 1/12 части атома углерода. Иногда говорят более коротко: атомный вес.  В российских учебниках и заданиях ЕГЭ пользуются термином относительная атомная масса, которую обозначают символом Ar. Здесь "r" – от английского "relative" – относительный. Например, Ar =   12,0000   –   относительная   атомная   масса   углерода 12 6C   равна   12,0000.   В современной научной литературе относительная атомная масса и атомный вес – синонимы. На рис. 2­5 показаны атомы двух разных видов. Может возникнуть вопрос: почему двух, а не трех видов – ведь на рисунке изображены три атома? Дело в том, что атомы (б) и (в) относятся к одному и тому же химическому элементу углероду, в то время как атом (а) – совсем другой элемент (водород). Что же такое химические элементы и чем они отличаются друг от друга? Водород   и   углерод   отличаются числом   протонов в   ядре   и,   следовательно,   числом электронов в электронной оболочке. Число протонов в ядре атома называют зарядом ядра атома и   обозначают   буквой   Z.   Это   очень   важная   величина.   Когда   мы   перейдем   к   изучению Периодического   закона,   то   увидим,   что   число   протонов   в   ядре   совпадает   с порядковым номером атома в Периодической таблице Д. И. Менделеева. Как мы уже говорили, заряд ядра (число протонов) совпадает с числом электронов в атоме. Когда атомы сближаются, то в первую очередь они взаимодействуют друг с другом не ядрами, а электронами. Число электронов определяет способность атома образовывать связи с другими атомами,   то   есть   его   химические   свойства.   Поэтому   атомы   с   одинаковым   зарядом   ядра   (и одинаковым числом электронов) ведут себя в химическом отношении практически одинаково и рассматриваются как атомы одного химического элемента. Элементом называется вещество, состоящее из атомов с одинаковым зарядом ядра. На   рис.   2­5   водород   (один   протон   в   ядре)   и   углерод   (шесть   протонов   в   ядре)   – это разные химические элементы. А вот атомы (б) и (в), у которых по 6 протонов в ядре (хотя и разное   количество   нейтронов!),   принадлежат   одному   и   тому   же   химическому   элементу (углероду). Элемент   –   это   вещество,   которое   при   химическом   превращении   всегда увеличивает свой вес. Сумма   тяжелых   частиц   (нейтронов   и   протонов)   в   ядре   атома   какого­либо   элемента называется массовым числом и обозначается буквой А. Из названия этой величины видно, что она тесно связана с округленной до целого числа атомной массой элемента. Здесь A –   массовое   число   атома   (сумма   протонов   и   нейтронов), Z –   заряд   ядра   (число A = Z + N протонов в ядре), N – число нейтронов в ядре. Природа устроена так, что один и тот же элемент может существовать в виде двух или нескольких изотопов.   Изотопы   отличаются   друг   от   друга   только   числом   нейтронов   в   ядре (числом N). Поскольку нейтроны практически не влияют на химические свойства элементов, все изотопы одного и того же элемента химически неотличимы. На рис. 2­5б показан изотоп углерода с массовым числом 12 (6 протонов + 6 нейтронов = 12), а на рис. 2­5в – изотоп углерода с массовым числом 13 (6 протонов + 7 нейтронов = 13). Изотопами называются вещества, состоящие из атомов с одинаковым зарядом ядра (то есть с одинаковым числом протонов), но с разным числом нейтронов в ядре. Изотопы отличаются друг от друга только массовым числом. Все элементы состоят из одного или нескольких изотопов. Например,   алмаз   состоит   из   элемента   углерода.   Если   бы   удалось   изготовить   два совершенно одинаковых брильянта из углерода с массовым числом 12 и углерода с массовым числом   13,   то   оба   кристалла   в   химическом   отношении   были   бы   одним   и   тем   же   элементом углеродом (заряд ядра + 6), но их масса была бы немного разной. Правда, стоимость брильянтов из чистого углерода­12 и чистого углерода­13 была бы во много раз выше, чем у обычных. Дело в том,   что   разделять   изотопы   чрезвычайно трудно   из­за   того,   что   их   химические   и   физические свойства очень близки. Литература. 1. .Кронгарт Б.А., Кем В.И.,Қойшыбаев Н. Физика / учебник для 10 классов естественно­  математического направления/– Алматы: Мектеп,2014 2.Кронгарт Б.А., Кем В.И.,Қойшыбаев Н. Физика / учебник для 11 классов естественно­  математического направления/– Алматы: Мектеп,2011 3.Гладкова Р.А. Kосоруков А.Л.Задачи и вопросы по физика. –М.Наука,2011 4.Рымкевич А.П. Сборник задач по физике. –М.:Дрофа,2013