Путешествие вглубь материи: Секреты атома

Слайд 1. Путешествие вглубь материи: Секреты атома

Химия, 9 класс. Урок-игра

Слайд 2. Уровень 1: Невидимый конструктор

Представь, что всё вокруг — это бесконечный конструктор LEGO. Атомы — это самые маленькие детали.

Если увеличить яблоко до размеров Земли, то атом этого яблока станет размером с само яблоко! Мы не видим их глазами, но из них состоит всё: от твоего смартфона до звёзд в космосе.

Слайд 3. Правила нашей игры

Собираем «энерго-сферы» за правильные ответы

Проходим 4 этапа: Ядро, Электроны, Изотопы, Таблица

В финале создаём свой собственный элемент

Главный вопрос: из чего сделано «ничего»?

Слайд 4. Как человечество «видело» атом

1803

1904

1911

1913

Джон Дальтон: Атом — это просто неделимый твёрдый шарик.

Дж. Томсон: Модель «пудинга с изюмом» (электроны в положительной среде).

Э. Резерфорд: Планетарная модель (ядро в центре, электроны вокруг).

Нильс Бор: Электроны прыгают по строго определённым орбитам.

Слайд 5. Битва моделей: Пудинг vs Планета

Атом — это положительно заряженное «тесто», в котором застряли отрицательные электроны, как изюм.

Атом почти пустой! В центре крошечное тяжелое ядро, а электроны летают вокруг, как планеты у Солнца.

Слайд 6. Уровень 2: В сердце атома (Ядро)

Слайд 7. Троица, из которой состоит мир

Заряд +1. Определяет личность атома. Сколько протонов — такой и номер в таблице Менделеева.

Заряд 0. Миротворец. Удерживает протоны вместе, чтобы они не разлетелись от отталкивания.

Заряд -1. Легкий и быстрый. Отвечает за химические связи и электричество.

Слайд 8. Протон — это паспорт элемента

Если ты изменишь количество протонов, ты получишь другой элемент!

Добавь один протон к Водороду ($Z=1$) — и у тебя получится Гелий ($Z=2$). Это настоящая алхимия, которая происходит внутри звезд.

Слайд 9. Нейтрон — клей для ядра

Протоны положительные и ненавидят друг друга

Нейтроны создают «сильное взаимодействие»

Без нейтронов ядро бы взорвалось

Масса нейтрона почти равна массе протона

Слайд 10. Где прячется масса?

Почти вся масса атома сосредоточена в крошечном ядре. Если атом — это стадион, то ядро — это вишенка в центре, а электроны — мухи на трибунах.

Слайд 11. Пустота внутри нас

Атом на 99.9999% состоит из пустоты. Если убрать всё пустое пространство из атомов человечества, все люди поместятся в объём кусочка сахара.

Почему же мы не проваливаемся сквозь пол? Нас держат электрические поля электронов, которые отталкиваются друг от друга.

Слайд 12. Уровень 3: Электронное облако

Слайд 13. Где живут электроны?

Они не летают по ниточкам, а образуют «облако»

Электроны живут на разных энергетических уровнях (слоях)

Чем дальше от ядра, тем больше у электрона энергии

На каждом слое помещается строго определённое число «жильцов»

Слайд 14. Вместимость «этажей» атома

Максимум 2 электрона. Самый уютный и близкий к ядру.

Максимум 8 электронов. Здесь начинаются сложные связи.

Максимум 18 электронов. Простор для маневра.

Максимальное число электронов равно $N=2n^2$, где $n$ — номер уровня.

Слайд 15. Электронная формула: Шифр атома

Чтобы записать, как распределены электроны, химики используют код.

Например, для Лития ($Z=3$): $+3{)}_2{)}_1$.

Это значит: заряд ядра +3, на первом слое 2 электрона, на втором — 1.

Слайд 16. Формы орбиталей: Сферы и Гантели

s-орбиталь: Идеальный шар. Здесь электрон может быть где угодно внутри сферы.

p-орбиталь: Похожа на объемную восьмерку или гантель. Бывает трех видов в пространстве.

Слайд 17. Уровень 4: Изотопы — близнецы-разновесы

Слайд 18. Сравнение братьев-углеродов

Слайд 19. Вопрос на засыпку: Что изменилось?

Изотопы ведут себя в реакциях почти одинаково, потому что у них одинаковое число электронов и протонов. Разница только в «тяжести» ядра!

Слайд 20. Атомная единица массы (а.е.м.)

Взвешивать атомы в граммах неудобно (числа слишком маленькие).

Химики договорились: 1 а.е.м. = $1/12$ массы атома Углерода.

Это как использовать «кусочек лего» в качестве гирьки.

Слайд 21. Дискуссия: Почему атом нейтрален?

Если в ядре есть плюсы, почему атом не бьёт током?

Как связаны порядковый номер и заряд ядра?

Что произойдет, если атом потеряет электрон?

Может ли существовать атом без нейтронов? (Подсказка: Водород)

Слайд 22. Ионы: Когда баланс нарушен

Атом отдал электрон. Теперь плюсов больше, чем минусов. Он стал «позитивным».

Атом забрал чужой электрон. Теперь минусов больше. Он стал «отрицательным». Запомни: А-нион = А-нти-плюс.

Слайд 23. Распространенность элементов во Вселенной

Мир почти полностью состоит из самых простых атомов. Мы с вами — редкие 2% «звездной пыли» из тяжелых элементов.

Слайд 24. Алгоритм: Рисуем атом за 3 шага

Найди элемент в таблице. Порядковый номер = число протонов и электронов.

Вычти номер из массы ($A-Z$). Получишь количество нейтронов.

Распредели электроны по слоям, помня про лимиты ($2,8,18$).

Слайд 25. «Если бы в результате какой-то мировой катастрофы все накопленные научные знания оказались уничтоженными и к грядущим поколениям перешла бы только одна фраза, то это было бы утверждение, что все вещи состоят из атомов».

— Ричард Фейнман, физик, лауреат Нобелевской премии

Слайд 26. Шпаргалка по частицам

Запомни: масса электрона в 1836 раз меньше массы протона. Это как сравнивать массу слона и монетки.

Слайд 27. Атом сегодня: Квантовое облако

Слайд 28. Итоги нашего квеста

Атом состоит из ядра и электронной оболочки

В ядре — протоны ($+$) и нейтроны ($0$)

Вокруг ядра — электроны ($-$) на энергетических уровнях

Порядковый номер в таблице Менделеева = число протонов

Изотопы — это атомы одного элемента с разным числом нейтронов

Атомы — это пустота, удерживаемая силами электричества

Слайд 29. Спасибо за игру! Теперь ты знаешь, из чего собран мир.