История развития представлений о строении атома » HimEge.ru
Все тела живой и неживой природы, несмотря на их разнообразие, состоят из мельчайших частиц — атомов. Первым, кто высказал предположение об этом, считается древнегреческий философ Демокрит. Именно он назвал атомом мельчайшую неделимую частицу образующую вещество (атом в переводе с др.греч «неделимый»). Лишь в конце XIX в. были сделаны открытия, показавшие сложность строения атома, что атомы разлагаются на более мелкие элементарные частицы и таким образом «атомами» в Демокритовском смысле не являются. Тем не менее, термин используется и теперь в современной химии и физике, несмотря на несоответствие его этимологии современным представлениям о строении атома.
Первые представления об атоме
Демокрит считал, что если разделить, например, яблоко на две половины, затем одну из них еще на две части, и продолжать деление таким образом до тех пор пока результат деления перестанет быть яблоком, то мельчайшая частица которая все еще сохраняет свойство яблока является атомом яблока (т.
Группу греческих философов, придерживавшихся того взгляда, что существуют подобные крошечные неделимые частицы, называли атомистами. Атоми́зм — натурфилософская теория, согласно которой чувственно воспринимаемые (материальные) вещи состоят из химически неделимых частиц — атомов. (В современной физике вопрос об атомизме является открытым. Некоторые теоретики придерживаются атомизма, но под атомами подразумевают фундаментальные частицы, которые далее неделимы).
Основы атомной теории строения вещества
В 1808 г. физик Дальтон Джон (1766–1844) возродил атомизм, доказал реальность существования атомов. Он писал: «Атомы — химические элементы, которые нельзя создать заново, разделить на более мелкие частицы, уничтожить путем каких-либо химических превращений. Любая химическая реакция просто изменяет порядок группировки атомов». Джон Дальтон ввёл понятие «атомный вес», первым рассчитал атомные веса (массы) ряда элементов и составил первую таблицу их относительных атомных весов, заложив тем самым основу атомной теории строения вещества.
Дальтон был одним из самых знаменитых и уважаемых учёных своего времени, ставший широко известным благодаря своим новаторским работам в разных областях знания. Он впервые (1794) провёл исследования и описал дефект зрения, которым страдал сам, — цветовая слепота, позже названный в его честь дальтонизмом; открыл закон парциальных давлений (закон Дальтона) (1801), закон равномерного расширения газов при нагревании (1802), закон растворимости газов в жидкостях (закон Генри-Дальтона). Установил закон кратных отношений (1803), обнаружил явление полимеризации (на примере этилена и бутилена).
Однако вопрос о внутреннем строении атомов даже не возникал, так как атомы считались неделимыми.
В 1897 г. английский физик Дж. Томсон изучая катодные лучи, пришел к выводу, что атомы любого вещества содержат отрицательно заряженные частицы, которые он назвал электронами. Огромной заслугой Томсона явилось доказательство того, что все частицы, образующие катодные лучи, тождественны друг другу и входят в состав вещества. Он предложил первую модель атома — «пудинг с изюмом» 1904 г.
По мысли Томсона, положительный заряд атома занимает весь объем атома и распределен в этом объеме с постоянной плотностью,в положительно заряженной сфере находится несколько электронов, так что атом подобен кексу, в котором роль изюминок играют электроны.
Ядерная модель атома (планетарная)
Резерфорд бомбардировал α-частицами атомы тяжелых элементов (золото, серебро, медь и др.). α-частицы – это полностью ионизированные атомы гелия. Электроны, входящие в состав атомов, вследствие малой массы не могут заметно изменить траекторию α-частицы. Рассеяние, то есть изменение направления движения α-частиц, может вызвать только тяжелая положительно заряженная часть атома.
Было обнаружено, что большинство α-частиц проходит через тонкий слой металла, практически не испытывая отклонения. Однако небольшая часть частиц отклоняется на значительные углы, превышающие 30°. Очень редкие α-частицы (приблизительно одна на десять тысяч) испытывали отклонение на углы, близкие к 180°.
Этот результат был совершенно неожиданным даже для Резерфорда. Он находился в резком противоречии с моделью атома Томсона, согласно которой положительный заряд распределен по всему объему атома. При таком распределении положительный заряд не может создать сильное электрическое поле, способное отбросить α-частицы назад.
Эти соображения привели Резерфорда к выводу, что атом почти пустой, и весь его положительный заряд сосредоточен в малом объеме. Эту часть атома Резерфорд назвал атомным ядром. Так возникла ядерная модель атома (планетарная):
1. В центре атома находится положительно заряженное ядро, занимающее ничтожную часть пространства внутри атома.
2. Весь положительный заряд и почти вся масса атома сосредоточены в его ядре (масса электрона равна 1/1823 а.е.м.).
3. Вокруг ядра вращаются электроны. Их число равно положительному заряду ядра.
Но на основе этой модели нельзя объяснить факт существования атома, его устойчивость. Ведь движение электронов по орбитам происходит с ускорением, причем весьма немалым. Ускоренно движущийся электрон по законам электродинамики должен терять энергию и приближаться к ядру. Как показывают расчеты, основанные на механике Ньютона и электродинамике Максвелла, электрон за ничтожное время должен упасть на ядро. Атом должен прекратить свое существование. В действительности ничего подобного не происходит. Атомы устойчивы и в невозбужденном состоянии могут существовать неограниченно долго, совершенно не излучая электромагнитные волны. Не согласующийся с опытом вывод о неизбежной гибели атома вследствие потери энергии на излучение — это результат применения законов классической физики к явлениям, происходящим внутри атома.
Датским физик Нильс Бор (1885 — 1962) считал что поведение микрочастиц нельзя описывать теми же законами, что и макроскопических тел.
Законы микромира — квантовые законы! Эти законы в начале 20 столетия еще не были установлены наукой. Бор сформулировал их в виде трех постулатов. дополняющих ( и «спасающих») атом Резерфорда. Его теория впоследствии привела к созданию стройной теории движения микрочастиц — квантовой механики.
Первый постулат Бора гласит: атомная система может находиться только в особых стационарных, или квантовых, состояниях, каждому из которых соответствует определенная энергия E. В стационарном состоянии атом не излучает.
Согласно второму постулату Бора излучение света происходит при переходе атома из стационарного состояния с большей энергией в стационарное состояние с меньшей энергией.
Квантовая теория строения атома
Теорию Бора сменила квантовая теория, которая учитывает волновые свойства электрона и других элементарных частиц, образующих атом.
В основе современной теории строения атома лежат следующие основные положения:
1. Электрон имеет двойственную (корпускулярно-волновую) природу. Он может вести себя и как частица, и как волна, подобно частице, электрон обладает определенной массой и зарядом; в то же время, движущийся электрон проявляет волновые свойства, например, характеризуется способностью к дифракции. Длина волны электрона λ и его скорость v связаны соотношением де Бройля:
λ = h / mv, где m — масса электрона.
2. Для электрона невозможно одновременно точно, измерить координату и скорость. Чем точнее мы измеряем скорость, тем больше неопределенность в координате, и наоборот. Математическим выражением принципа неопределенности Гейзенберга служит соотношение
∆x∙m∙∆v > ћ/2,
где ∆х — неопределенность положения координаты, ∆v — погрешность измерения скорости.
3. Электрон в атоме не движется по определенным траекториям, а может находиться в любой части около ядерного пространства, однако вероятность его нахождения в разных частях этого пространства неодинакова. Пространство вокруг ядра, в котором вероятность нахождения электрона достаточно велика, называют орбиталью.
4. Ядра атомов состоят из протонов и нейтронов (общее название — нуклоны). Число протонов в ядре равно порядковому номеру элемента, а сумма чисел протонов и нейтронов соответствует его массовому числу.
Последнее положение было сформулировано после того, как в 1920 г. Э.Резерфорд открыл протон, а в 1932 г. Дж.Чедвик — нейтрон.
Различные виды атомов имеют общее название — нуклиды. Нуклиды достаточно характеризовать любыми двумя числами из трех фундаментальных параметров: А — массовое число, Z — заряд ядра, равный числу протонов, и N — число нейтронов в ядре. Эти параметры связаны между собой соотношениями:
Z = А — N,
N = А — Z,
А= Z + N.
Нуклиды с одинаковым Z, но различными А и N, называют изотопами.
Сформулированные выше положения составляют суть новой теории, описывающей движение микрочастиц, — квантовой механики (механику, применимую к движению обычных тел и описываемую законами Ньютона, стали называть классической механикой). Наибольший вклад в развитие этой теории внесли француз Л. де Бройль, немец В.Гейзенберг, австриец Э.Шредингер, англичанин П.Дирак. Впоследствии каждый из этих ученых был удостоен Нобелевской премии.
Квантовая механика — математически очень сложная теория. Но главная трудность не в этом. Процессы, которые описывает квантовая механика, — процессы микромира — недоступны не только восприятию нашими органами чувств, но и воображению. Люди лишены возможности представить их себе наглядно в полной мере, так как они совершенно отличны от тех макроскопических явлений, которые человечество наблюдало на протяжении миллионов лет. Человеческое воображение не создает новые, а лишь комбинирует известные, поэтому практически невозможно на нашем макроскопическом языке описать поведение фотонов и других частиц.
См. также Современная теория строения атома
История открытия атома и его строения
09.10.2015Физика относится к науке полной тайн и загадок, а одной из увлекательных страниц ее истории, несомненно, является открытие строения сложного атома. Так к концу XIX века в обществе витало много предположений, что строение атома не так уж и просто. Все это стало известно благодаря открытию электролиза и самого электрона. Теории о существовании атома, как неделимой частицы, которая нас окружает, уходит своими корнями еще в далекое прошлое. Само понятие атом существовало еще и до н.э. Ученый Демокрит был убежденным исследователем атома. Он представлял себе картину мира следующим образом.
Все тела состоят из атомов, у которых неделимая и неизменная форма, число этих атомов неограниченно, так же как и число их типов, они смело могут образовывать различные соединения, благодаря различным крючкам и выступам, ну и ко всему они находятся в постоянном движении. В России огромное значение в исследовании атомной теории внес Ломоносов, разделяя две части материи – элементы и корпускулы. Основываясь на этих данных, ученые физики продолжали философствовать о строении атома, и, вскоре, после открытия электрона в 1897 году, Дж. Дж. Томсоном была представлена модель атомного строение.
Согласно модели Томсона атом имеет положительный заряд, который равномерно заполняет весь его объем, внутри его расположены электроны, тем самым атом несколько напоминает пудинг с изюмом. Предполагалось, что электронов большое количество, и они могут находиться в движении. Сам атом являлся электро-нейтральным. Устойчивость атома определяло расположение электронов. Своей разработкой Томсон трактовал ряд физических явлений у некоторых веществ.
Вскоре была доказана несостоятельность этой теории. Модель строения атома Томсона противоречила опытам, которые были проведены Резерфордом. Резерфорд – это выдающийся ученый, основатель некоторых направлений в физики, лауреат Нобелевской премии. В начале 19 столетия, благодаря своим исследованиям, он доказал то, что атом имеет ядро. Оно заряжено положительно и занимает небольшую часть у атома, вокруг самого ядра двигаются электроны. Эти данные были опубликованы в Лондонском журнале по философии 1911 года.
Д.И. Менделеев, открыв свой закон, подтвердил то, что между химическими элементами есть своя закономерность. Отсюда следовал вывод – все атомы тоже имеют что-то общее. До конца XIX века, считалось, что атом не может разрушаться, но в дальнейшем были сделаны открытия по строению атома, оно достаточно сложное, ко всему у него есть способность к превращениям. Так было доказано выделение электронов, получение рентгеновских лучей (В. Рентген в 1895 году) и радиоактивного излучения (А. Беккерелей в 1896 году).
Большой шаг в исследовании строения атома сделал Н. Бор. Им был сделан анализ всех данные, что привело его к выводу – описание систем атомов не должно ограничиваться привычными представлениями в физики. Им были написаны постулаты – о стационарных состояниях и правило частот. Его теория оказала огромный клад в развитие физики, химии, выяснении структуры атома, спектроскопии и т.д. Но оставались вещи, которые она и не могла объяснить. Так Бор представлял, что движение электронов просто механическое, хотя оно не являлось таковым. В дальнейшем это было объяснено с помощью новой теории кванта.
Открытие урана в 1939 году доподлинно подтвердило, что атом способен делится. Ко всему он состоит не только из мелких частиц. Эти части способны к самопроизвольному испусканию при радиоактивном разрушении. Атом еще и способен давать излучение, и которое может быть не только видимое, но также и электромагнитное (пример: х-лучи).
Рейтинг статьи: 29083 просмотра
Автор: Елена Мазина
Открытия и атом [ВИДЕО]
3.2.1. Строение атома — Энергетика: история, настоящее и будущее
3.

Все в мире состоит из молекул, которые представляют собой сложные комплексы взаимодействующих атомов. Молекулы — это наименьшие частицы вещества, сохраняющие его химические свойства. Молекула состоит из одинаковых (в простом веществе) или разных (в химическом соединении) атомов, объединенных химическими связями.
Атом – наименьшая частица химического элемента, которая является носителем его химических свойств. Все атомы химических элементов имеют одинаковую структуру. Их линейный размер в диаметре составляет примерно 10-10м. Атом состоит из положительно заряженного ядра и движущихся вокруг него отрицательно заряженных электронов, которые размещены на электронных орбитах атома.
Электроны в атоме сгруппированы по оболочкам (слоям), которые принято обозначать буквами К, L, М, N, O, P, Q. Строение электронных оболочек подчинено строгому физическому закону – «в одном атоме не может быть двух электронов, находящихся в одном и том же энергетическом состоянии». Это состояние определяется тремя параметрами: энергией связи электрона в атоме, характером его вращения вокруг ядра (орбитальным моментом) и вращения вокруг собственной оси (спином). Каждая электронная орбита соответствует вполне конкретному значению энергии связи, благодаря которой электроны удерживаются в атоме. Электроны, получившие дополнительную энергию, могут переходить на орбиту, более удаленную от ядра, или вообще покидать пределы атома. Состояние атома, в котором электроны перешли со свойственной им оболочки на более удаленную от ядра орбиту, является, как правило, неустойчивым. Время его нахождения в таком возбужденном состоянии не превышает 10-8с. При переходе электрона с удаленной на более близкую к ядру орбиту выделяется энергия.
Ядро – центральная часть атома, состоящая из положительно заряженных протонов и нейтральных нейтронов. Эти частицы, называемые нуклонами, удерживаются в ядрах короткодействующими силами притяжения, возникающими за счет обмена квантами так называемого «сильного» взаимодействия. Размеры ядра примерно в 10–100 тысяч раз меньше линейных размеров атома (диаметр ядра порядка 10-14м). Несмотря на относительно малые размеры ядра, в нем сосредоточена практически вся масса атома, что обусловливает очень высокую плотность ядерного вещества. Масса ядра несколько ниже суммы масс составляющих его протонов и нейтронов в свободном состоянии. Эта разница называется «дефектом массы».
Ядро элемента X принято обозначать как илиX7A, где Z – заряд ядра, равный числу протонов, определяющий атомный номер ядра;A– массовое число ядра, равное суммарному числу протонов и нейтронов.
Протон – элементарная частица, носящая единичный положительный заряд, равный по абсолютной величине заряду электрона. Он является ядром атома простейшего водорода.
Нейтрон – незаряженная элементарная частица с массой покоя, несколько превышающей массу протона. В свободном состоянии нейтрон – неустойчивая частица и претерпевает превращения. Большая проникающая способность нейтронов объясняется тем, что эти частицы не заряжены. Они свободно пролетают сквозь атомы, не взаимодействуя с их электронами и не задерживаясь в своем движении, если только не сталкиваются с ядрами.
Протон и нейтрон обозначаются соответственно и, где нижние индексы обозначают заряд, а верхние – массу в атомных единицах массы (а. е. м.), которая округляется до единицы. В качестве а. е. м. принята 1/12 часть массы атома углерода. Масса протона и нейтрона в 1840 раз больше массы электрона. Для протонов и нейтронов существует общее название нуклоны. Положительный заряд ядра определяется количеством протонов в нем. Атом любого химического элемента характеризуется двумя главными параметрами: массовым числом и атомным номером элемента в Периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева. Массовое число А– суммарное число протонов и нейтронов в ядре данного атома. Атомный номер Z–число протонов, входящих в состав ядра. Исходя из этих определений, число нейтронов в ядре равно N=A–Z.
Ядра элементов с одинаковым числом протонов, но разным числом нейтронов называются изотопами. В качестве примера можно привести природный уран, который имеет три изотопа:В настоящее время известно около 1500 изотопов. Одни из них устойчивые (стабильные), другие – неустойчивые, радиоактивные.
Заряд и массовое число являются основными характеристиками атомных ядер. Разновидности атомов, характеризующиеся определенным массовым числом и атомным номером, называют нуклидами и обозначают символом элемента с указанием атомного номера (внизу слева) и массового числа (вверху слева), например:В периодической системе элементы расположены строго последовательно в порядке возрастания заряда ядер их атомов. При этом свойства элементов находятся в периодической зависимости от заряда ядер их атомов. В каждом периоде системы химических элементов Д.И. Менделеева идет построение нового электронного слоя, а в больших периодах также достройка внутренних слоев. Поэтому число электронных слоев в атоме обычно равно номеру периода, в котором находится соответствующий элемент.
При нормальном состоянии атома количество его электронов, движущихся вокруг ядра, соответствует количеству протонов в ядре, что приводит к нейтрализации суммарных отрицательных зарядов электронов и положительного заряда ядра. В этом состоянии атом является электрически нейтральной системой.
Устойчивость атомных ядер обусловлена ядерными силами притяжения, удерживающими нуклоны в ядре. Особенность их заключается в том, что они достаточно велики на расстояниях, сопоставимых с размерами ядра (в 2–3 раза превосходят силы отталкивания Кулона, действующие между заряженными частицами, входящими в состав ядра). Эта особенность ядерных сил обусловлена энергией связи, которая составляет несколько миллионов электрон-вольт, что от нескольких сотен до нескольких тысяч раз превышает энергию связи электрона в атоме. При этом важно подчеркнуть, что устойчивость ядер атомов обеспечивается лишь при вполне определенных соотношениях протонов и нейтронов. Для легких ядер их число почти одинаково, для тяжелых – доля нейтронов возрастает. Ядра атомов, которые находятся в конце таблицы Менделеева (с атомным номером Z>82), как правило, неустойчивы. При увеличении суммарного числа нуклонов уменьшается сила ядерных притяжений и эффект кулоновских сил отталкивания начинает превалировать. В таких атомах силы ядерных притяжений уже не хватает для обеспечения полной устойчивости ядер, что приводит к процессам их внутренней перестройки (самопроизвольным превращениям), сопровождающимся выделением энергии. Таким образом, у химических элементов с атомным номером (зарядом ядра) Z<83 существуют как стабильные, так и радиоактивные изотопы. У элементов с атомным номером Z>84 имеются лишь радиоактивные изотопы. Такие изотопы называют радионуклидами.
Процесс спонтанного перехода атомного ядра в другое ядро или ядра с испусканием при этом различных частиц называется радиоактивным распадом, или радиоактивностью.
«История развития учения о строении атома. Ядерная модель атома. Опыты Э. Резерфорда»
Похваленная Т.В. — преподаватель физики
ГБОУ СЕВКИТИП.
Конспект урока в группе №208 по профессии «Секретарь руководителя»
по теме «История развития учения о строении атома» по учебнику Е.В.Коршака
Тема: «История развития учения о строении атома. Ядерная модель атома. Опыты Э. Резерфорда»
Тип урока: Урок изучения нового материала
Цель урока: Формирование системы научных знаний о строении материи, в частности о строении атома
Задачи:
образовательная – ознакомить учащихся со строением атома, расширить представление о физической картине мира. Способствовать формированию устойчивых межпредметных связей физики с химией, информатикой и математикой. Формировать основы материалистического мировоззрения.
развивающая – заинтересовать процессом мышления первооткрывателей атома, полетом их мыслей, отработать навыки определения состава атома, состава ядра атома по периодической системе химических элементов, продолжить развитие навыков работы с опорным конспектом, таблицами и схемами, развитие внимательности, умений анализировать, сравнивать, делать логические выводы, пользоваться ПО ПК, сетью Интернет.
воспитательная – развивать навыки коллективной работы. Способствовать развитию любознательности, формировать умение излагать свою точку зрения и отстаивать свою правоту.
Девиз урока:
«Атом неисчерпаем так же как Вселенная»
Оборудование: компьютер, мультимедийный проектор, экран, презентации по теме, фрагменты фильмов «Открытая физика», видеоролик о строении атома «Внутрь вещества», периодическая таблица элементов Д.И.Менделева, видеофрагмент «Опыт Резерфорда», набор карточек с тестами, схема конспекта урока.
План урока:
1.Организационный момент:
— мотивация учащихся – сообщение содержания и целей урока
— актуализация знаний (беседа по выявлению опорных знаний учащихся)
2. Изучение нового материала
3. Закрепление материала
4. Подведение итогов, выставление оценок, домашнее задание
5. Рефлексия
Конспект урока:
I. Организационный момент (слайд 1-5)
— мотивация учащихся – сообщение содержания и целей урока
Учение об атомах стало важнейшей областью физики. Мир атома никто не видел, но тем не менее он реален. Много проблем ставит перед нами жизнь. Одни решаются очень легко, над другими человечество бьется тысячи лет, А знаете над каким вопросом?
— Как устроен мир?
— Из чего все состоит?
-Откуда мы появились?
А такой вопрос мы задаем при взгляде на небо.
-Как были созданы Звезды?
-И как были сделаны все элементы?
-Что положило начало самой вселенной?
Примечательно то, что это понимание пришло в процессе изучения самых маленьких строительных блоков материи – атомов. Изучив их структуру, ученым стало понятно, что теперь они смогут объяснить строение окружающего мира. Все в окружающем мире сделано из крошечных объектов, называемых атомами. Но люди доказали их существование только в начале 20 века. Мы теперь не только знаем точное количество атомов во вселенной, но и то, что они представляют 92 различных вида. Многие из этих атомов вам знакомы и представлены давно известными вещами окружающего мира: кислород и железо, углерод и олово, золото и серебро и т д. Все во вселенной: Звезды, планеты, горы, моря, птицы, животные, Вы и я состоим из этих атомов или их комбинаций. Оказывается, что ключ к тайне самого мироздания находиться в сердцевине каждого атома во вселенной. Для сравнения – атомов в одном стакане воды больше чем стаканов воды во всех океанах мира.
«В одном мгновенье видеть вечность
Огромный мир – в зерне песка.
В единой горсти – бесконечность
И небо – в чашечке цветка»
— актуализация знаний (беседа по выявлению опорных знаний учащихся)
1. Скажите, а какие явления доказывают нам, что любое тело состоит из частиц? (явление диффузии, броуновское движение и, наконец фотографии, полученные с помощью электронного микроскопа).
2. Что вы знаете о строении молекул и атомов ( молекулы состоят из атомов, атомы состоят из ядра и вращающихся вокруг него электронов, каждый по своей орбите)
3. Из чего состоит ядро атома? (из протонов и нейтронов). Если число протонов в ядре совпадает с числом электронов, то атом в целом оказывается электрически нейтральным. В противном случае, он обладает некоторым положительным или отрицательным зарядом, и называется ионом).
II. Изучение нового материала (слайд 6)
При подготовке к уроку, мы с учащимися широко использовали информационные технологии (электронные пособия, мультимедийный проектор, интернет для составлении презентаций и составления видеороликов).
Сегодня мы постараемся изучить и закрепить знания по данной теме, расширить свое представление об атомах. Вспомним выдающихся ученых и их открытия в этой области атомной физике. По опережающим заданиям вы подобрали материал и подготовили презентации, ролики по предложенным вопросам. По ходу выступлений каждый из вас на месте будет заполнять хронологическую таблицу по теме нашего урока, которую вы должны были подготовить дома.
Вопрос «Из чего образуются все тела в мире» всегда интересовал и интересует всех людей. Сейчас мы с вами откроем историческую страницу.
В истории изучения атома можно выделить ключевые фигуры:
— Демокрит- высказал идею, что все тела состоят из неделимых частиц – атомов.
-Томсон открыл электрон и предложил первую модель атома
— Резерфорд – планетарная модель атома
— Чедвик – открыл нейтрон, создав окончательный вариант планетарной модели атомов.
Сообщения учащихся – переход осуществляется по гиперссылкам.
Опыт Резерфорда – (вопрос к учащимся)
Как можно объяснить столь разные углы отклонения альфа-частиц?
Результаты опыта можно объяснить следующим образом:
Альфа-частицы, проходя через фольгу, проходят сквозь атомы золота. Это возможно потому, что легкие электроны почти не влияют на движение тяжелой альфа-частицы. Так как они в большинстве случаев. отклоняются на малые углы, атомы в большей части своего объема заполнены электронами и лишь небольшую их часть занимает положительно заряженное вещество. Это центральная часть атома получила название ядра. Из опытов следует, что ядро и отталкивает альфа-частицу, причем тем сильнее, чем ближе к ядру она проходит.
Просмотр видеоролика «Атом»
Так каково же строение атома?
Вывод:
— Вещества состоят из молекул, молекулы из атомов, атомы из ядра, вокруг которого вращаются электроны.
— Ядро состоит из протонов и нейтронов
— Протоны заряжены положительно, электроны – отрицательно, нейтроны заряда не имеют
— В атоме число электронов равно числу протонов, поэтому атом электронейтрален.
— Одной из первых научных теорий в области атомной физики была планетарная модель атома Э. Резерфорда
III. Закрепление материала (слайд 7-8)
Решение задач на вычисление кол-ва протонов (р), электронов (е) и нейтронов (n) в атомах с использованием таблицы Менделеева
(период 2 ряд 2, период 3 ряд 3).
После решения задачи – вопрос:
Какие сведения о строении атома можно получить из периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева? –
( кол-во р,е.n, А – массовое число, т.е. характеристики химических элементов) (сколько в природе химических элементов, столько и видов атомов, «кирпичиков мироздания).
Итак, главной характеристикой химического элемента является заряд ядра. Он совпадает с порядковым номером элемента. Атом в целом, электронейтрален.
Попробуйте поработать над загадками из атомной физики.
… встали в ряд
В … их растёт заряд
Значит столько в них …
А в округе …
(элементы, ядра, протоны, электроны)
Есть в ядре ещё …
Что … иметь не склонны
Ну а то, что в … дробь
В том виновен …
(нейтроны, заряд, масса, изотоп)
Рядом много …
Не живут определённо
И уже на новой …
… восходит свой.
(электроны, слой)
Контроль знаний. Тест
1 вариант
1. Учёный, создатель планетарной модели строения атома:
а) П.Кюри; б) Э. Резерфорд; в) Д.Томсон.
2. Делим ли атом с точки зрения химии?
а) да; б) нет.
3. Атом состоит из:
а) ядра и электронной оболочки; б) ионов и электронов; в) катионов и протонов.
4. Символ протона:
а) n; б) e; в) p.
5. Заряд нейтрона равен:
а) 0; б) –1; в) +1.
6. Масса электрона:
а) 1,00728 а.е.м.; б) 1,00866 а.е.м.; в) 5,486 · 10–4 а.е.м.
7. Разновидности атомов химического элемента, отличающиеся по массе, называются:
а) изомерами; б) изотопами; в) гомологами.
8. Массовое число –
а) число протонов в ядре; б) число нейтронов в ядре; в) число электронов в электронной оболочке; г) число нуклонов в ядре.
9. Ядро изотопа лития с относительной атомной массой 7 содержит:
а) 3p и 7n; б) 3p и 4n; в) 3p и 10 n.
2 вариант
1. Учёные-создатели протонно-нейтронной модели атома:
а) П.Кюри и М.Кюри; б) Д.Томсон и Э.Резерфорд; в) Д.Иваненко и В.Гейзенберг.
2. Делим ли атом с точки зрения физики?
а) да; б) нет.
3. Ядро любого вещества состоит из:
а) электронов; б) протонов и нейтронов; в) ядра и электронной оболочки.
4. Символ нейтрона:
а) n; б) e; в) p.
5. Заряд электрона равен:
а) 0; б) –1; в) +1.
6. Масса протона равна:
а) 1,00728 а.е.м.; б) 1,00866 а.е.м.; в) 5,486 · 10–4 а.е.м.
7. Зарядовое число – это:
а) число нейтронов в ядре; б) число протонов в ядре; в) число электронов в электронной оболочке.
8. Ядро изотопа гелия с относительной атомной массой 4 содержит:
а) 2p и 2n; б) 2p и 4n; в) 2p и 6n.
9. Определите с помощью таблицы Д.И.Менделеева, атом какого химического элемента имеет 3 протона в ядре?
а) гелий; б) литий; в) бериллий.
В помощь тем, кто не до конца составил хронологическую таблицу по основному вопросу темы, презентация (общая).
IV. Подведение итогов, выставлении оценок
Давайте подведем итоги нашего урока.
Одной из основной задач физики, является формирование материалистического мировоззрения:
«Закон единства и борьбы противоположностей» ярко проявляется в строении атомов, так как атом представляет собой единство двух противоположностей: положительно заряженного ядра и движущихся вокруг него отрицательно заряженных электронов.
Вы сегодня хорошо поработали, за что всем вам огромное спасибо.
Оценки за проделанную работу:
V. Рефлексия
1. Что нового вы узнали на уроке?
2. Что вам понравилось на уроке? Что не понравилось?
3. Где вы можете применить полученные знания и умения?
4. Какое настроение на конец урока?
5. Какие замечания и предложения на будущее?
Домашнее задание
Составить кроссворд по данной теме
Придумать загадки по данной теме
Конспект урока и § урока №64
Литература
1. Е.В.Коршак – Физика 11 класс
2. А.В.Перышкин – Физика 8 класс
3. Е.А.Орлова –« Путешествие в мир атома»
4. В.Н.Максимов «Межпредметные связи в процессе обучения»
5. «Открытая физика» — СD диск
основные сведения, из каких частиц состоит, описание структуры
Сегодня даже дети дошкольного возраста знают, что все вокруг состоит из молекул и атомов. А вот что это такое и из чего они, в свою очередь, состоят — знает далеко не каждый взрослый. В этой статье просто и доступно, поделимся современными знаниями о мельчайших частицах.
Что такое атом — история открытия
Итак, все окружающие нас объекты и мы сами состоим из крошечных частиц, которые называются атомами. В их состав входят еще меньшие частицы: протоны, нейтроны и электроны. Современное строение атома наука открыла сравнительно недавно, до этого его долго считали неделимой частицей.
Мысль о том, что все вокруг состоит из мельчайших, невидимых глазу частиц возникла в Древней Греции и Древней Индии еще до нашей эры. Древнегреческий философ Демокрит был материалистом. Именно он первым ввел в обиход понятие атома (с греческого — atomos — неделимый). Демокрит считал, что невидимые частицы вечны, их бесчисленное множество, они постоянно двигаются, обладают весом, размером и формой.
Последующее развитие теория атомизма получила в Средние века и Новое время в работах французского физика Пьера Гассенди (1592—1655 гг.) и английского ученого Роберта Бойля (1627-1691 гг. ).
Развитием атомистической теории и превращением ее в атомно-молекулярное учение занимались также Ломоносов, Лавуазье, Дальтон.
Долгое время атом считали элементарной, т.е. неделимой частицей. Но в 1897 году Джозеф Дж. Томсон открыл первую субатомную частицу — электрон. Это открытие имело огромное значение. Ученый впервые предложил определенную структуру строения, считавшейся ранее неделимой частицы, которая получила название «пудинг с изюмом». Согласно этой модели атом — это положительно заряженная сфера, внутри которой находятся отрицательно заряженные электроны.
Но теорию Томсона опроверг Эрнест Резерфорд. В 1917 году британским физиком было совершено открытие протона — положительно заряженной элементарной частицы. Открыв протон, Резерфорд предположил и наличие нейтронов — нейтрально заряженных частиц в атоме. Позже их существование экспериментально подтвердил Джеймс Чэдвик. Основываясь на своем открытии, Резерфорд предложил свое описание атомной модели: положительно заряженное ядро и окружающие его электроны.
В 1913 году датчанин Нильс Бор предложил свой вариант строения атома, получивший название «планетарной модели». Согласно теории Бора, электроны находятся на определенном расстоянии от атомного ядра и вращаются по специальным орбитам (по аналогии с планетами, вращающимися вокруг Солнца).
В начале XX века планетарную модель заменила волновая модель, принятая научным сообществом во всем мире.
Современные представления о строении атома были бы невозможны без открытия элементарных частиц и явления радиоактивности. Огромный вклад в науку, помимо вышеназванных ученых, внесли Эрвин Шредингер, Макс Планк, Вольфганг Паули.
Атомная структура — современные знания
Источник: infourok.ruНа чем базируется, из скольки главных частиц состоит
Основу современных представлений теории атомизма составляют следующие положения:
- Атом состоит из ядра и окружающей его электронной оболочки.
- Электронная оболочка представляет собой движущиеся вокруг ядра электроны.
- Ядро всегда положительно заряжено — оно состоит из протонов, обозначающихся символом — p и нейтронов — n. Заряд ядра всегда равен сумме протонов в нем.
- Атом электронейтрален, так как число отрицательных частиц — электронов (е–) равняется числу положительных частиц — протонов (p+).
- Его электронейтральность может нарушаться, при условии, что он отдает или присоединяет электроны, при этом он становится положительно или отрицательно заряженным ионом соответственно.
- Электроны располагаются вокруг ядра в трехмерном пространстве. Они находятся в специальных областях, которые называют орбиталями. Каждая из этих областей характеризуется формой, размером и ориентацией внутри атома, каждой из орбиталей присваивается буквенно-цифровое обозначение.