В Бугульминской Кадетской школе-интернат химию изучаем по учебнику О.С.Габриеляна для базового уровня. При подготовке к урокам учитывается специфика школы. Мальчишек необходимо заинтересовать и втянуть процесс изучения темы.
Цели:
- Образовательная: сформировать представления об электронной оболочке атома и энергетических уровнях. Рассмотреть электронное строение некоторых элементов.
- Воспитательная: воспитание патриотических чувств при работе с периодической системой великого ученого-химика Д.И.Менделеева.
- Развивающая: формировать умение работать с периодической системой, логически мыслить и оформлять результаты логических операций в тетради; научить ребят работать в группах при решении творческой задачи.
Оборудование: таблица химических элементов Д.И.Менделеева, таблицы “Форма электронных облаков и последовательность заполнения подуровней электронами”, “Расположение электронов по орбиталям в атомах”.
Ход урока:
I. Организационный момент. Проверка домашнего задания.
Карточка №1.
Найдите соответствие между знаками химических элементов и составом атома.
| 1. C | А. 26 электронов, 26 протонов, 30 нейтронов |
| 2. Fe | Б. 6 электронов, 6 протонов, 6 нейтронов |
| 3. Na | В. 8 электронов, 8 протонов, 8 нейтронов |
| 4. H | Г. 1 электрон, 1 протон, 0 нейтронов |
| 5. O | Д. 11 электронов, 11 протонов, 12 нейтронов |
Как определяется количество элементарных частиц (электронов, протонов, нейтронов) в атоме?
Карточка №2.
Покажите, что общего и что различного в изотопах углерода с массовым числом 11, 12, 13.
Дайте определение изотопов.
- Заранее подготовленный ученик около доски делает сообщение об Э.Резерфорде и открытии планетарной модели атома.
II. Строение электронных оболочек атомов.
Рассказ учителя с элементами беседы.
- Ребята, сегодня мы с вами должны сделать интересную работу. Построить завод по производству химических элементов. Вы уже знаете, что автомобили делают на заводах, в которых используется конвейерная система. Т.е. автомобиль собирают поэтапно. Шаг за шагом. Мы должны сегодня разработать и внедрить в производство конвейер по производству атома. Для этого необходимо изучить строение атома. Ведь люди, которые разрабатывали проекты заводов и конвейера точно знали в самых малейших деталях строение автомобиля.
- Вы уже знаете, что такое химический элемент.
- Химический элемент – это совокупность атомов с одинаковым зарядом ядра.
- А из чего состоит атом?
- Атом состоит из положительно заряженного ядра и электронной оболочки.
- Из чего состоит ядро атома?
- Из протонов и нейтронов.
- Правильно, а электронная оболочка, как вы уже знаете состоит из электронов.
- Как называется рассмотренная выше модель атома?
- Планетарная модель.
- Правильно, эта модель неточна и приблизительна, электроны вокруг ядра расположены не хаотично, а в определенном порядке. Совокупность всех электронов, окружающих ядро, называется электронной оболочкой. Записываем определение.
Электроны расположены вокруг ядра на различном расстоянии.
Каждый электрон характеризуется своей энергией. Электроны располагаются вокруг ядра согласно увеличению их энергии. Чем меньше энергия электрона, чем ближе он расположен к ядру и тем прочнее с ним связан. Чем больше его энергия, тем дальше он располагается от ядра и тем легче его оторвать. Таким образом, каждый электрон в зависимости от своей энергии будет находиться на определенном расстоянии от ядра. Легко представить слои, на которых располагаются электроны с различным запасом энергии. Такие слои называются энергетическими уровнями. Записываем определение.
- Как же определить, сколько слоев (энергетических уровней) в атоме того или иного элемента? Число уровней определяется номером периода, в котором располагается элемент.
У натрия 2 энергетических уровня, он находится во втором периоде.
У азота 3 энергетических уровня, - третий период.
У железа 4 энергетических уровня, - четвертый период.
- А сколько электронов может находится
на каждом энергетическом уровне? Это можно
определить при помощи формулы: 
Вместе рассчитываем максимальное число электронов для каждого уровня. Делаем записи в тетрадях.
1 энергетический уровень n=1
Максимальное число электронов равно 2
n=2
8 электронов
Каждый уровень вмещает не больше рассчитанного количества электронов.
Электроны, находящиеся на одном энергетическом уровне тоже отличаются друг от друга. Каждый электрон движется вокруг ядра по определенной траектории с огромной скорость. И если представить на схеме точками месторасположение электрона в различные моменты времени, получим картину так называемого электронного облака, или орбитали. Записываем определение. Электрон может двигаться по сферообразной орбитали, такая орбиталь называется s-орбиталью. С такой орбитали начинается каждый уровень. Также электроны могут двигаться по гантелеообразным орбиталям, р-орбиталям. На каждом уровне обязательно располагается три р-орбитали. Они располагаются со второго уровня после s-орбитали. Каждая орбиталь вмещает максимум 2 электрона. Значит на первом уровне может находиться только 2 электрона на s-орбитали. Второй уровень начинает заполняться с 2-х s-электронов и продолжит 6-тью р-электронами и т.д.
Расписываем количество электронов для натрия, азота и неона. Обращаем внимание ребят, что внешние уровни не всегда бывают полностью завершенными. Существуют завершенные (содержащие максимальное число электронов) и незавершенные (содержащие меньшее число электронов) энергетические уровни. Добавляю, что каждая система стремится к красоте, повышенной устойчивости и стабильности. Для энергетических уровней это состояние полной завершенности. Поэтому атомы стремятся полностью заполнить внешний энергетический слой.
В ходе объяснений учителя дети конспектируют материал. Учитель демонстрирует таблицы “Форма электронных облаков и последовательность заполнения подуровней электронами”, “Расположение электронов по орбиталям в атомах”.
-А теперь давайте вернемся к идее создания завода по производству атомов.
С чего должно начаться производство?
-Необходимо взять положительно заряженное ядро, заряд которого определяется порядковым номером элемента. Определяем количество электронов в атоме, тоже по порядковому номеру элемента.
- Второй и последующий этапы будут посвящены заполнению уровней.
- Второй этап: заполнение 1 s-орбитали.
Третий этап: заполнение 2 s-орбитали.
Четвертый этап: заполнение 2 р-орбитали
Пятый этап: заполнение 3 s-орбитали.
Шестой этап: заполнение 3 р-орбитали.
- На любом этапе производство может оборваться, так как для каждого элемента количество атомов ограничено.
Далее к доске вызываю шесть учеников, для каждого обозначаю свой этап. На доске записываю символ элемента Сера и поэтапно каждый ученик подходит и делает записи на доске.
- Таким образом, с конвейера сошел атом серы.
Такую же операцию повторяю для следующих шести учеников.
Можно приготовить заранее карточки следующего плана. Дать карточку первому ученику первого ряда и по горизонтали передавать до последнего ученика третьего ряда, как раз получается шесть этапов. Можно устроить работу на время, чей конвейер сработает быстрее и точнее.
Для каждого случая обсуждаем завершенность уровня. Проводим аналогию между количеством электронов на внешнем уровне и номером группы элемента, расположенного в главной подгруппе. Разбираем строение атомов азота и фосфора, они содержат одинаковое количество электронов на внешнем энергетическом уровне.
Приходим к выводу: одинаковое строение внешних энергетических уровней периодически (т.е. через определенные промежутки – периоды) повторяется, поэтому периодически повторяются и свойства химических элементов.
- Конечно же, на самом деле атомы никто так не создавал, ребята. Все элементы возникли в процессе возникновения нашей галактики. А мы сегодня в ходе игры отработали умения записывать электронную конфигурацию атома, а самое главное, учились работать вместе, в группах.
III. Домашнее задание.
Включает задание: нарисовать конвейер по производству атома, показать все этапы.