Периодический закон и Периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева. Строение атома
Цели и задачи
- Цель: Установить взаимосвязь между положением химического элемента в Периодической системе и строением его атома (зарядом ядра, числом электронных слоев и внешних электронов).
- Образовательная задача: Сформировать понимание физического смысла порядкового номера, номера периода и номера группы для элементов главных подгрупп.
- Развивающая задача: Развивать навыки логического мышления через поиск закономерностей и установление причинно-следственных связей между микромиром (атом) и макросистемой (таблица).
- Воспитательная задача: Формировать чувство гордости за отечественную науку на примере подвига Д.И. Менделеева и ценность научного познания как способа упорядочивания хаоса.
Планируемые результаты
Личностные
- Готовность к осознанию целостной научной картины мира.
- Понимание значимости периодического закона для развития техники и технологий.
- Развитие критического мышления при анализе информации о строении вещества.
Метапредметные
- Познавательные: умение выявлять причинно-следственные связи, строить логические рассуждения и делать выводы на основе сравнения моделей атомов.
- Регулятивные: способность планировать учебные действия в соответствии с поставленной задачей, осуществлять самоконтроль при составлении электронных схем.
- Коммуникативные: умение аргументированно выражать свою точку зрения в ходе дискуссии о структуре таблицы.
Предметные
- Знать формулировку Периодического закона в свете теории строения атома.
- Уметь объяснять физический смысл порядкового номера элемента, номеров группы и периода.
- Уметь моделировать строение электронных оболочек атомов первых 20 элементов.
Универсальные учебные действия (УУД)
Личностные УУД
- Формирование научного мировоззрения.
- Устойчивый познавательный интерес к изучению химии.
Регулятивные УУД
- Умение ставить учебные цели.
- Навыки коррекции своих действий при обнаружении ошибок в схемах строения атома.
Познавательные УУД
- Анализ объектов с целью выделения признаков.
- Синтез — составление целого из частей (моделирование атома).
Коммуникативные УУД
- Инициативное сотрудничество в поиске и сборе информации.
- Умение слушать и слышать собеседника.
Подготовка учителя к уроку
- Распечатать карточки для приёма «Химическое лото» (наборы символов элементов и их характеристик) — 15 комплектов.
- Подготовить демонстрационную таблицу Д.И. Менделеева (настенную) и интерактивную версию на доске.
- Подготовить презентацию со схемами строения атомов $Li$, $Na$, $K$ и $Be$, $Mg$, $Ca$.
- Распечатать рабочие листы с пропусками для этапа открытия нового знания — по 1 на каждого ученика.
- Проверить работу проектора и наличие мела/маркеров.
Ход урока
Этап 1. Мотивация и самоопределение (3 мин)
Цель этапа: создать эмоциональный настрой и подготовить учащихся к восприятию сложной теоретической темы через исторический контекст.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
1 мин | «Здравствуйте, юные химики! Представьте, что вы находитесь в библиотеке, где тысячи книг свалены в одну огромную кучу. Вы ищете учебник по химии. Сколько времени вам понадобится? А теперь представьте современную библиотеку с каталогами и полками. Именно такой порядок навел в мире элементов Дмитрий Иванович Менделеев. Сегодня мы узнаем, какой секретный код он использовал для этой расстановки». | Приветствуют учителя, настраиваются на работу, представляют описанную ситуацию. |
2 мин | Учитель демонстрирует портрет Менделеева и первый набросок таблицы: «Существует легенда, что таблица приснилась ему во сне. Но сам Дмитрий Иванович говорил: "Я над ней, может, двадцать лет думал, а вы думаете: сидел и вдруг… готово". Как вы думаете, что именно стало фундаментом этого порядка?» | Учащиеся высказывают предположения: «Масса атомов», «Свойства веществ», «Заряд атома». Включаются в диалог. |
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Ваши догадки близки к истине. Но чтобы понять истинную причину, нам нужно заглянуть внутрь самого атома, ведь именно там спрятан ключ к пониманию всей таблицы».
Этап 2. Актуализация знаний (5 мин)
Цель этапа: повторить базовые понятия о строении атома, необходимые для открытия новых закономерностей.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | «Давайте вспомним наш "багаж". Из чего состоит атом? Какие частицы находятся в ядре, а какие — вокруг него? Отвечаем по цепочке». Учитель рисует на доске пустую схему атома. | Отвечают: «В центре ядро, в нем протоны и нейтроны. Вокруг ядра по орбиталям движутся электроны». Один ученик выходит к доске и подписывает частицы на схеме. |
3 мин | «Вспомните, как определить число этих частиц, глядя на таблицу? Например, для Лития. Посмотрите на его клетку №3». Учитель фиксирует ответы на доске в виде формул: $Z = p^+ = e^-$. | Находят Литий в таблице. Отвечают: «Порядковый номер 3, значит 3 протона и 3 электрона. Чтобы найти нейтроны, надо из массы 7 вычесть номер 3, получится 4». |
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Отлично, мы вспомнили, что порядковый номер — это не просто цифра, это паспортные данные атома. А теперь главный вопрос: почему Литий стоит именно в 1-й группе и во 2-м периоде?»
Этап 3. Выявление места и причины затруднения (3 мин)
Посмотрите план целиком
Зарегистрируйтесь — и откройте план урока по этой теме полностью: цели, ход урока и рефлексия по ФГОС.
Цель этапа: создать проблемную ситуацию, демонстрирующую недостаточность текущих знаний для объяснения структуры таблицы.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
3 мин | «Посмотрите на элементы Натрий (№11) и Калий (№19). Они находятся в одной группе под Литием. Если у них разное число электронов (11 и 19), то почему они считаются "химическими родственниками" и стоят в одной колонке? И почему Натрий во 3-м периоде, а Калий — в 4-м? Можем ли мы сейчас, глядя только на число частиц, ответить на этот вопрос?» | Ученики осознают затруднение: «Нет, число частиц разное, закономерность непонятна. Наверное, дело в том, как эти электроны расположены». |
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Значит, наша задача на сегодня — выяснить, как архитектура электронных оболочек диктует адрес элемента в таблице Менделеева».
Этап 4. Построение проекта выхода из затруднения (3 мин)
Цель этапа: сформулировать цель урока и составить план исследования.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
3 мин | «Как мы будем это выяснять? Предлагаю план: 1. Сравнить строение атомов элементов одного периода. 2. Сравнить строение атомов элементов одной группы. 3. Найти связь между числом слоев, внешних электронов и координатами в таблице. Согласны? Какую цель запишем в тетрадь?» | Ученики одобряют план. Формулируют цель: «Изучить связь строения атома с положением элемента в Периодической системе». Записывают тему и цель в тетрадь. |
Завершение этапа: учитель подводит итог: «План готов, цель ясна. Приступаем к исследованию».
Этап 5. Реализация проекта / Открытие нового знания (12 мин)
Цель этапа: путем сравнения моделей атомов вывести физический смысл номера периода и номера группы.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
4 мин | Учитель выводит на экран схемы строения атомов 2-го периода: $Li$, $Be$, $B$. «Ребята, посмотрите на эти атомы. Что у них общего? Подсказка: обратите внимание на количество дуг (электронных слоев). В каком периоде они находятся?» | Анализируют схемы. Отвечают: «У всех по две дуги. Они находятся во втором периоде». Делают вывод: «Номер периода равен числу электронных слоев». |
4 мин | Учитель выводит схемы элементов 1-й группы: $Li$, $Na$, $K$. «Теперь посмотрите на этих "родственников". Слоев у них разное количество (2, 3, 4). А что одинаково? Посмотрите на самый последний, внешний слой». | Считают точки на внешней дуге. «У всех по одному электрону на внешнем слое! И все они в первой группе». Делают вывод: «Номер группы равен числу электронов на внешнем слое». |
4 мин | Учитель вводит понятие «энергетический уровень» и формулу максимального числа электронов на уровне: $N = 2n^2$. «Давайте заполним таблицу в рабочем листе для первых 10 элементов, используя наши открытия». | Работают с рабочими листами, распределяют электроны по слоям (2 на первом, до 8 на втором), сверяясь с номером группы и периода. |
Запись в тетрадях
- Порядковый номер = заряд ядра = число протонов = число электронов.
- Номер периода = число электронных слоев (энергетических уровней).
- Номер группы (для главных подгрупп) = число электронов на внешнем слое.
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Мы расшифровали код Менделеева! Теперь таблица для нас — это не просто список, а карта строения атомов».
Этап 6. Первичное закрепление (7 мин)
Цель этапа: применить полученные знания для решения типовых задач с проговариванием алгоритма.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
4 мин | Учитель организует приём «Слепой поиск»: «Я называю адрес: 3 период, 5 группа. Ваша задача — назвать элемент и нарисовать схему его атома у доски». | Ученики находят Фосфор ($P$). Один ученик у доски рисует: ядро $+15$, три дуги, распределение электронов: 2, 8, 5. Проговаривает: «Так как 3 период — 3 слоя, так как 5 группа — 5 электронов на внешнем слое». |
3 мин | Учитель предлагает обратную задачу: «Элемент имеет строение $2, 8, 2$. Кто это? Где он живет?» | Складывают электроны: $2+8+2=12$. Ищут №12. Ответ: «Это Магний, 3 период, 2 группа». |
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Вы отлично справляетесь с навигацией по таблице. Пора проверить себя в деле самостоятельно».
Этап 7. Самостоятельная работа с самопроверкой (7 мин)
Цель этапа: индивидуальная проверка усвоения темы и коррекция ошибок.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
5 мин | Учитель раздает мини-тест на 4 варианта. В каждом — задание: для данного элемента (например, Фтор, Сера, Кальций, Алюминий) указать состав ядра и схему электронных слоев. | Выполняют работу самостоятельно в тетрадях. |
2 мин | Учитель выводит эталон ответов на экран. «Сравните свои записи с эталоном. Если всё верно — поставьте себе "+" на полях». | Проводят самопроверку, фиксируют ошибки, если они есть. |
Эталон решения (Вариант 1 - Фтор)
$F$ (№9): Период 2, Группа VIIA.
Ядро: $p^+ = 9, n^0 = 19 - 9 = 10$.
Электроны: $9 ar{e}$.
Схема: $+9) _2) _7$
Ядро: $p^+ = 9, n^0 = 19 - 9 = 10$.
Электроны: $9 ar{e}$.
Схема: $+9) _2) _7$
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Кто не допустил ни одной ошибки? Молодцы! У кого возникли трудности — не переживайте, дома вы закрепите этот навык».
Этап 8. Рефлексия и домашнее задание (5 мин)
Цель этапа: осознание учащимися своей учебной деятельности, самооценка результатов.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
3 мин | Учитель проводит приём «Чемодан, мясорубка, корзина»: «На доске три картинки. Чемодан — то, что возьмете с собой; мясорубка — то, что надо додумать; корзина — то, что было лишним или непонятным. Наклейте стикер к нужной картинке». | Ученики подходят к доске и приклеивают стикеры, кратко комментируя свой выбор. |
2 мин | Учитель диктует домашнее задание, поясняя уровни сложности. | Записывают задание в дневники. |
Критерии оценивания практической работы
- «5» — верно определен состав ядра, количество слоев и внешних электронов для всех предложенных элементов; схемы нарисованы аккуратно.
- «4» — допущена 1 ошибка в расчете числа нейтронов или в распределении электронов по слоям при верном определении их общего числа.
- «3» — верно определен только заряд ядра и общее число электронов, допущены ошибки в построении электронной схемы.
Рефлексия
Вопрос для ученика | Цель вопроса |
|---|---|
Какая информация в клетке таблицы была для вас самой важной сегодня? | Выявление уровня осознания физического смысла порядкового номера. |
Сможете ли вы предсказать строение атома элемента №118, если он находится в 7 периоде и 8 группе? | Проверка способности к экстраполяции знаний на новые объекты. |
Что в строении атома было самым трудным для понимания? | Диагностика затруднений для планирования следующего урока. |
Завершающее слово учителя
«Сегодня мы с вами совершили настоящее открытие — мы поняли, что Периодическая система — это не просто таблица на стене, а грандиозный чертеж, по которому построена вся наша Вселенная. Вы научились видеть за цифрами живую структуру атома. На следующем уроке мы узнаем, как это строение определяет характер элементов — будут ли они активными металлами или инертными газами. Спасибо за работу, вы сегодня были настоящими исследователями!»
Домашнее задание
Уровень сложности | Задания | Описание |
|---|---|---|
Базовый (обязательный) | Параграф 9, упр. 1-3 | Выучить определения и физический смысл номеров группы/периода. |
Средний (повышающий) | Задание «Химический детектив» | Составить схемы строения атомов для всех элементов 3-го периода и найти закономерность изменения радиуса атома. |
Продвинутый (дополнительный) | Мини-проект «Элемент будущего» | Придумать и описать строение атома гипотетического элемента №120 (группа, период, слои). |
Контрольный вопрос: «Как изменится число электронов на внешнем слое у элементов при движении слева направо по второму периоду?»