Строение электронных оболочек атомов
Цели и задачи
- Цель по SMART: к концу урока учащиеся объяснят распределение электронов по электронным оболочкам атомов первых 20 химических элементов, составят электронные схемы не менее чем для четырёх атомов и определят число электронов на внешнем уровне.
- Образовательная задача: сформулировать представление об электронных оболочках атома и правилах их заполнения.
- Развивающая задача: развивать умение анализировать периодическую таблицу, строить модели и устанавливать связь между положением элемента и строением его атома.
- Коммуникативная задача: организовать парное обсуждение гипотез, аргументацию ответа и взаимопроверку по заданному алгоритму.
- Воспитательная задача: показать значение моделей атома для химии, современной техники и будущих профессий, формировать ответственность за точность научного вывода.
Планируемые результаты
Личностные
- Проявляют познавательный интерес к объяснению невидимого строения вещества через научную модель.
- Осознают ценность точности, доказательности и сотрудничества при изучении химии.
- Связывают изучение строения атома с профессиями химика, инженера, медика и специалиста по новым материалам.
- Принимают право одноклассника на другую гипотезу и корректируют собственное мнение на основе аргументов.
Метапредметные
- Извлекают информацию из периодической таблицы и преобразуют её в электронную схему.
- Выдвигают гипотезу о числе электронных оболочек и электронов на внешнем уровне.
- Сравнивают модели атомов и находят закономерность в распределении электронов.
- Планируют последовательность решения, осуществляют взаимопроверку и исправляют ошибки.
- Формулируют выводы устно и письменно, используя химические термины.
Предметные
- Знать понятия «электронная оболочка», «энергетический уровень», «внешний электронный уровень».
- Знать, что максимальное число электронов на первом уровне равно 2, а на втором — 8.
- Уметь определять число электронов в атоме нейтрального элемента по его порядковому номеру.
- Уметь составлять электронные схемы атомов элементов первых трёх периодов и первых 20 элементов.
- Уметь определять число электронов на внешнем уровне по электронной схеме атома.
Универсальные учебные действия (УУД)
Личностные УУД
- Осмысливают практическую значимость моделей атома для объяснения свойств веществ.
- Проявляют готовность к самостоятельному выбору уровня задания.
- Оценивают собственный вклад в парную работу и соблюдают правила научного диалога.
- Формируют установку на проверку предположений фактами, а не догадками.
Регулятивные УУД
- Принимают учебную цель после анализа проблемной ситуации.
- Планируют действия по алгоритму построения электронной схемы.
- Сверяют результат с эталоном и находят конкретное место ошибки.
- Оценивают степень освоения материала с помощью светофора и билета на выход.
- Корректируют способ действия после обсуждения с партнёром.
Познавательные УУД
- Выделяют главное в схеме строения атома.
- Классифицируют электроны по энергетическим уровням.
- Устанавливают зависимость между порядковым номером элемента и числом электронов.
- Моделируют строение атома с помощью условных обозначений.
- Анализируют ошибочные электронные схемы и объясняют причину ошибки.
Коммуникативные УУД
- Распределяют роли в паре: один ученик строит схему, второй проверяет алгоритм.
- Задают уточняющие вопросы и формулируют аргументированный ответ.
- Согласуют общий вывод после обсуждения двух возможных гипотез.
- Используют корректные формулировки при оценке работы партнёра.
- Представляют результат парной работы классу.
Подготовка учителя к уроку
- Подготовить периодическую таблицу на экране или интерактивной доске с выделенными элементами первых трёх периодов и калием, кальцием.
- Распечатать карточки для парной работы: по одной карточке на пару, всего 15 карточек, с заданиями на атомы водорода, углерода, кислорода, натрия, магния, хлора, калия и кальция.
- Подготовить карточки трёх уровней сложности: минимальный, базовый и повышенный; раздать по выбору учащихся.
- Подготовить для каждой пары два небольших листа с пустыми схемами оболочек и наборы кружков-электронов или магнитных фишек.
- Вывести на доску памятку: «Порядковый номер нейтрального атома = число электронов»; «Первый уровень — не более 2 электронов»; «Второй уровень — не более 8 электронов».
- Подготовить слайд с моделями атомов лития, неона и натрия без подписей для мотивационной гипотезы.
- Распечатать по одному мини-листу самооценки на каждого ученика и по одному билету на выход.
- Подготовить таймер, маркеры, магниты и цветные карточки для приёма «Светофор».
- Освободить небольшой участок пространства между рядами для короткой физкультминутки с движениями по уровням оболочки.
Ход урока
Этап 1. Организационный момент и мотивация (3 мин)
Цель этапа: включить учащихся в исследовательскую деятельность и вызвать интерес к строению атома.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
1 мин | Учитель приветствует класс и показывает на экране три условные модели без подписей: «Ребята, сегодня мы попробуем увидеть то, что невозможно рассмотреть невооружённым глазом. Перед вами три модели атомов. Пока не называйте элементы, а внимательно сравните их. Что в этих моделях повторяется, а что меняется?» | Рассматривают модели, называют различия: «Меняется число электронов и оболочек», «Электроны расположены не хаотично». |
2 мин | Учитель организует приём «Подумай — обсуди в паре — поделись»: «Сначала 30 секунд сформулируйте собственную гипотезу, затем обсудите её с соседом. Как вы думаете, по какому правилу электроны размещаются вокруг ядра? Не бойтесь ошибиться: сегодня мы проверим гипотезы». Учитель фиксирует на доске 2–3 предположения учащихся. | Индивидуально формулируют гипотезу, затем обсуждают её в парах одну минуту и предлагают варианты: «Сначала заполняется ближайшая оболочка», «На каждой оболочке может быть определённое число электронов». |
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Мы увидели, что электроны в атоме расположены упорядоченно. Теперь выясним, как устроены электронные оболочки и какое правило позволяет строить их схемы».
Этап 2. Актуализация знаний (5 мин)
Цель этапа: восстановить знания о составе атома и подготовить основу для открытия нового правила.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель задаёт вопросы и показывает на доске изображение атома: «Назовите частицы, входящие в состав атома. Какая частица имеет отрицательный заряд? Где находятся протоны и нейтроны? Почему нейтральный атом не имеет общего заряда?» | Отвечают: «Протоны, нейтроны и электроны»; «Электрон имеет отрицательный заряд»; «Протоны и нейтроны находятся в ядре»; «Число протонов и электронов в нейтральном атоме одинаково». |
3 мин | Учитель выводит на экран символы элементов H, C, O, Na и Cl: «Определите по периодической таблице порядковые номера этих элементов. Что показывает порядковый номер для нейтрального атома? Запишите пять чисел в черновик и сравните ответы с партнёром». | Находят порядковые номера: 1, 6, 8, 11, 17; в парах проверяют записи и формулируют правило: «Порядковый номер показывает число протонов, а в нейтральном атоме также число электронов». |
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Мы установили, что число электронов можно определить по порядковому номеру элемента. Но пока неизвестно, как разместить эти электроны по оболочкам. Именно это затруднение станет задачей нашего исследования».
Этап 3. Постановка проблемы и целеполагание (4 мин)
Цель этапа: обнаружить затруднение и совместно сформулировать цель урока.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель предлагает проблемную ситуацию: «У атома натрия 11 электронов. Попробуйте в паре распределить их по двум оболочкам, если считать, что на каждой оболочке может находиться любое количество электронов. Сравните варианты. Почему получились разные схемы?» | Распределяют 11 условных фишек по двум кругам, получают разные варианты и обнаруживают, что без правила невозможно выбрать единственный правильный ответ. |
2 мин | Учитель задаёт Сократовский диалог: «Какое знание нам необходимо? Что нужно выяснить сначала? Как мы проверим правильность схемы? Сформулируйте цель урока одним предложением». Учитель принимает формулировку и записывает её на доске. | Формулируют цель: «Узнать, как электроны распределяются по оболочкам, и научиться составлять электронные схемы атомов». Предлагают план: определить число электронов, заполнить уровни по порядку, проверить внешний уровень. |
Посмотрите план целиком
Зарегистрируйтесь — и откройте план урока по этой теме полностью: цели, ход урока и рефлексия по ФГОС.
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Проблема поставлена, цель определена. Теперь не будем получать правило в готовом виде, а попробуем открыть его, сравнивая несколько атомов».
Этап 4. Открытие нового знания в парной работе (9 мин)
Цель этапа: вывести правила заполнения первых электронных оболочек на основе анализа моделей атомов.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
3 мин | Учитель раздаёт каждой паре набор фишек и карточку с атомами водорода, гелия, лития, углерода, неона и натрия: «Постройте модели атомов. Начинайте с ближайшей к ядру оболочки. После заполнения первой оболочки переходите ко второй. Отметьте, сколько электронов помещается на каждой оболочке». | Распределяют фишки по условным оболочкам, записывают результаты: для H — 1; He — 2; Li — 2,1; C — 2,4; Ne — 2,8; Na — 2,8,1. |
3 мин | Учитель организует сравнение: «Посмотрите на свои схемы. Какие оболочки заполняются первыми? Какое максимальное число электронов вы обнаружили на первой оболочке? Какое — на второй? Почему электрон натрия оказался на третьей оболочке?» Учитель подводит учащихся к формулировке правила, не сообщая его сразу. | Сравнивают схемы и формулируют: «Сначала заполняется первый уровень, затем второй»; «На первом уровне не более двух электронов»; «На втором уровне не более восьми»; «У натрия первые два уровня уже заполнены, поэтому одиннадцатый электрон находится на третьем уровне». |
3 мин | Учитель показывает на доске обобщённую запись: «Для первых 20 элементов используем упрощённую модель: оболочки заполняются от внутренней к внешней; на первой размещается до 2 электронов, на второй — до 8, на третьей — до 8, затем начинается четвёртая. Запишем схемы атомов: Mg — 2,8,2; Cl — 2,8,7; Ca — 2,8,8,2. Обратите внимание, что сумма чисел равна порядковому номеру». | Записывают правило и три схемы, проверяют суммы: 12, 17 и 20. Формулируют вывод: «Число электронов на внешнем уровне связано с химическими свойствами элемента». |
Запись в тетрадях
Ученики записывают: «Электронная оболочка — совокупность электронов, находящихся на определённом энергетическом уровне. Электроны размещаются по уровням начиная с ближайшего к ядру. Для первых 20 элементов схема распределения может быть представлена последовательностью чисел, например: Na — 2,8,1».
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Мы открыли правило заполнения оболочек и научились представлять атом числовой схемой. Теперь проверим, можем ли применять это правило без подсказки».
Этап 5. Физкультминутка «Электронные уровни» (2 мин)
Цель этапа: снять напряжение и закрепить последовательность заполнения оболочек через двигательную модель.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель говорит: «Встаньте рядом с партами. Представим, что класс — атом. Первый круг — внутренний уровень: на слово “один” поднимите две руки. Второй уровень: сделайте восемь лёгких хлопков, считая вслух. Третий уровень обозначим шагом назад. При движении соблюдаем дистанцию и не толкаемся». Учитель задаёт ритм и называет схемы 2,1; 2,8; 2,8,1. | Выполняют движения по команде, проговаривают последовательность уровней, затем садятся и кратко называют, какая оболочка заполняется первой. |
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Мы восстановили правило в движении. Теперь применим его к конкретным элементам и научимся быстро проверять себя».
Этап 6. Первичное закрепление (7 мин)
Цель этапа: закрепить алгоритм составления электронных схем и определения внешних электронов.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
3 мин | Учитель раздаёт карточку с заданиями: «Составьте электронные схемы атомов фтора, алюминия и аргона. Работайте в парах: первый ученик определяет число электронов и предлагает распределение, второй сверяет с правилами. Затем поменяйтесь ролями». | В парах составляют схемы F — 2,7; Al — 2,8,3; Ar — 2,8,8. Подчёркивают число электронов на внешнем уровне. |
2 мин | Учитель разбирает одну схему у доски: «Проверим атом алюминия. Порядковый номер алюминия — 13, значит, в нейтральном атоме 13 электронов. Заполняем уровни: сначала 2, затем 8, остаётся 3. Как проверить результат?» | Один ученик записывает схему 2,8,3, класс проверяет сумму: 2 + 8 + 3 = 13, и называет внешний уровень: «На внешнем уровне 3 электрона». |
2 мин | Учитель показывает ошибочную запись Cl — 2,7,8: «Найдите ошибку. Можно ли оставить второй уровень незаполненным и перейти к третьему? Обоснуйте ответ». | Находят ошибку: «Второй уровень должен быть заполнен до 8 электронов, поэтому правильная схема хлора — 2,8,7». Аргументируют порядок заполнения. |
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Алгоритм работает, если мы не пропускаем внутренние уровни и обязательно проверяем сумму электронов. Переходим к самостоятельной работе, где каждый покажет собственный результат».
Этап 7. Самостоятельная работа с самопроверкой (7 мин)
Цель этапа: проверить индивидуальное освоение алгоритма и организовать коррекцию ошибок.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
4 мин | Учитель предлагает выбор уровня: «Выберите карточку по силам. Минимальный уровень: составьте схемы Li и O. Базовый уровень: составьте схемы Mg, S и K. Повышенный уровень: по схемам 2,8,2 и 2,8,7 определите элементы и объясните, как нашли ответ. Работайте индивидуально, на решение — четыре минуты». | Самостоятельно выполняют выбранный вариант: Li — 2,1; O — 2,6; Mg — 2,8,2; S — 2,8,6; K — 2,8,8,1; распознают Mg и Cl по схемам повышенного уровня. |
3 мин | Учитель выводит эталон на доску: «Проверьте три пункта: число электронов равно порядковому номеру, внутренние уровни заполнены последовательно, сумма чисел совпадает с числом электронов. Исправьте ошибки зелёной ручкой и поставьте рядом знак “+” за каждый выполненный пункт». | Сверяют свои схемы с эталоном, отмечают ошибки, исправляют записи и оценивают результат по трём критериям. |
Эталон решения
Алгоритм: 1) определить порядковый номер элемента; 2) принять его за число электронов нейтрального атома; 3) заполнить первый уровень максимум двумя электронами; 4) заполнить второй и третий уровни максимум восемью электронами в упрощённой модели первых 20 элементов; 5) проверить сумму и определить число электронов на внешнем уровне. Например, для серы: порядковый номер 16, схема $2,8,6$, поскольку $2+8+6=16$.
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Самостоятельная работа показала, что вы уже можете строить схемы по алгоритму и находить собственные ошибки. Осталось осмыслить, какое правило стало главным открытием урока и где оно может пригодиться».
Этап 8. Рефлексия и домашнее задание (3 мин)
Цель этапа: зафиксировать новое знание, выявить затруднения и объяснить домашнюю работу.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
1 мин | Учитель проводит рефлексию «Светофор»: «Поднимите зелёную карточку, если можете самостоятельно составить схему атома первых 20 элементов; жёлтую — если нужна ещё одна тренировка; красную — если пока не понимаете порядок заполнения. Выберите цвет честно: это не оценка, а сигнал для планирования следующей помощи». | Поднимают карточку выбранного цвета и соотносят её с собственной уверенностью. |
1 мин | Учитель раздаёт билет на выход: «Запишите схему атома фосфора и ответьте одним предложением: почему нельзя записать её как 2,7,8? Сдайте билет при выходе». | Записывают: P — 2,8,5; объясняют, что второй уровень должен быть заполнен раньше третьего. |
1 мин | Учитель объявляет домашнее задание: «Выберите уровень, соответствующий вашей готовности. Перед уходом назовите партнёру одно правило, которое сегодня открыли». | Записывают выбранный уровень задания и формулируют партнёру правило: «Электроны заполняют оболочки последовательно, начиная с ближайшей к ядру». |
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Сегодня мы установили, что электронная оболочка имеет уровневое строение, научились распределять электроны и проверять себя. На следующем уроке свяжем число электронов на внешнем уровне с изменением свойств элементов».
Критерии оценивания практической работы
- «5» — верно составлены все электронные схемы выбранного варианта, правильно определено число электронов на внешнем уровне, выполнена проверка суммы и дано объяснение ошибочной схемы.
- «4» — верно выполнены не менее трёх заданий из четырёх, допущена одна неточность в записи или объяснении, которую ученик исправил при самопроверке.
- «3» — верно выполнены не менее двух заданий, но допущены ошибки в заполнении уровней или определении внешних электронов; после подсказки алгоритм воспроизведён.
- Ниже «3» — задание выполнено частично, не соблюдён порядок заполнения оболочек; требуется индивидуальная отработка по алгоритму.
Рефлексия
Вопрос для ученика | Цель вопроса |
|---|---|
Какое правило заполнения электронных оболочек вы сегодня открыли? | Проверка осознания центрального содержания урока. |
Как вы определяете число электронов в нейтральном атоме? | Выявление понимания связи между порядковым номером и числом электронов. |
На каком шаге алгоритма вы могли ошибиться? | Выявление точек затруднения для последующей коррекции. |
Какой уровень задания вы выбрали и почему? | Формирование самооценки и осознанного выбора сложности. |
Завершающее слово учителя
«Сегодня мы увидели, что электроны в атоме расположены не произвольно, а по энергетическим уровням. Вы научились определять их общее число по порядковому номеру и составлять схемы для первых 20 элементов. Самая частая ошибка — переход к следующему уровню до заполнения предыдущего, поэтому всегда проверяйте последовательность и сумму электронов. На следующем уроке мы выясним, почему число электронов на внешнем уровне влияет на химические свойства элементов».
Домашнее задание
Уровень | Что задать | Зачем |
|---|---|---|
Базовый (обязательный) | Составить электронные схемы атомов пяти элементов первых трёх периодов по выбору, включая не менее одного элемента с двумя оболочками и одного элемента с тремя оболочками; для каждой схемы указать число электронов на внешнем уровне. | Закрепить алгоритм распределения электронов; при проверке смотреть на соответствие суммы порядковому номеру и последовательное заполнение оболочек. |
Средний (повышающий) | Составить схемы атомов магния, фосфора, хлора, калия и кальция, распределить элементы по числу электронов на внешнем уровне и записать общий вывод. | Отработать применение правила к первым 20 элементам и установить закономерность; при проверке обратить внимание на правильность внешнего уровня. |
Продвинутый (дополнительный) | Проанализировать три ошибочные схемы: 2,8,8,2 для атома с порядковым номером 19; 2,7,8 для хлора; 2,8,10 для кальция. Исправить их и письменно объяснить каждую ошибку. | Развить анализ и аргументацию; при проверке учитывать не только исправленную схему, но и объяснение причины ошибки. |
Контрольные вопросы перед выходом из класса: «Как определить число электронов нейтрального атома? Сколько электронов может находиться на первом уровне в изучаемой модели? Почему схема натрия записывается как 2,8,1, а не как 2,7,2?»
