Мета уроку: 1)дати учням уявлення про будову атома; познайомити їх із планетарною моделлю атома за Резерфордом. 2)розглянути протоно–нейтрону модель ядра; 3) познайомити учнів з ядерними силами Досліди Резерфорда. Ядерна модель атома

План уроку: 1. Модель атома Томсона. 2. Досліди Резерфорда. 3. Ядерна модель атома Резерфорда. 4. Відкриття нейтрона. 5. Ядерні сили.

»Прочитати п.75, відповісти на наступні питання: »Хто, коли і за яких умов отримав перші експериментальні докази складної будови атома? »Хто і коли відкрив електрон? »Хто вперше виміряв заряд електрона? »Яку роль в питанні будови атома зіграв відкритий періодичний закон? В чому його суть?

До 1902 року було здійснено достатньо експериментів, які переконливо довели, що електрон є однією з основних складових частин будь-якої речовини. Дж. Дж. Томсон показав на основі класичної електромагнітної теорії, що розміри електрона мають бути порядку м. Крім того, було відомо, що розміри атома становлять кілька ангстрем (один ангстрем дорівнює м). На цій підставі Томсон 1903 року запропонував свою модель атома, відповідно до якої атоми являють собою однорідні кулі з позитивно зарядженої речовини, у якій містяться електрони. Сумарний заряд електронів дорівнює позитивному зарядові атома. Тому атом у цілому електрично нейтральний. Модель Томсона Дж. Дж. Томсон Відомий як: Пудинг із ізюмом Відкриття електрона Відкриття ізотопів Винайшов мас-спектрометр

Будова атома Конкретні подання про будову атома розвивалися в міру нагромадження фізикою фактів про властивості речовини. Відкрили електрон, виміряли його масу. Думка про електронну будову атома, уперше висловлену В. Вебером в 1896 р., розвив Х. Лоренц. Саме він створив електронну теорію: електрони входять до складу атома. Опираючись на ці відкриття, Дж. Томсон в 1898 р. Запропонував модель атома у вигляді позитивно зарядженої кулі радіусом 10(-10) м, у якому плавають електрони, що нейтралізують позитивний заряд (рис. 1) Позитивно заряджений атом електрони Рис. 1

Експериментальна перевірка моделі атома Томсона була здійснена в 1911 р. англійським фізиком Э. Резерфордом (рис. 2) Рис.2

Пропускаючи пучок Альфа- частинок через тонку золоту фольгу, Э. Резерфорд виявив, що якась частина частинок відхиляється на досить значний кут від свого початкового напрямку, а невелика частина - відбивається від фольги. Відповідно до моделі атома Томсона, частинки могли відхилятися тільки на кути близько 20º, але зявлялися частинки, кут відхилення яких був більше 90º (рис.3) Резерфорд показав, що модель Томсона суперечить його досвідами. Узагальнюючи результати своїх досвідів. Резерфорд запропонував ядерну ( планетарну) модель будови атома (рис.4) 1. Атом має ядро, розміри якого малі в порівнянні з розмірами самого атома (рис. 5) 2. У ядрі сконцентрована майже вся маса атома. 3. Негативний заряд всіх електронів розподілений по всьому обсязі атома. Рис.3 Рис. 5 Рис.4

Відкриття нейтрона Ідея про існування важкої нейтральної частки здавалася Резерфорду настільки привабливої, що він негайно запропонував групі своїх учнів на чолі із Дж. Чедвиком зайнятися пошуком такої частки. Через 12 років в 1932 р. Чедвик експериментально досліджував випромінювання, що виникає при опроміненні берилію а -частинками, і виявив, що це випромінювання являє собою потік нейтральних часток з масою, приблизно рівній масі протона. Так був відкритий нейтрон. На рис.6 наведена спрощена схема установки для виявлення нейтронів. Рис.6

Нейтрон - це елементарна частка. Це не протон -електронна пара, як спочатку припускав Резерфорд. По сучасних вимірах, маса нейтрона mn = 1,67493·10-27 кг = 1, а.е.м. В енергетичних одиницях маса нейтрона дорівнює 939,56563 Мэв. Маса нейтрона приблизно на дві електронні маси перевершує масу протона. Протон-нейтронна модель ядра Відразу ж після відкриття нейтрона російський учений Д. Д. Іваненко й німецький фізик В. Гейзенберг висунули гіпотезу про протонно-нейтронну будову атомних ядер, що повністю підтвердилася наступними дослідженнями (рис. 7) По сучасних вимірах, позитивний заряд протона в точності дорівнює елементарному заряду e = 1, ·10-19 Кл, тобто дорівнює по модулі негативному заряду електрона. У цей час рівність зарядів протона й електрона перевірено з точністю Такий збіг зарядів двох несхожих один на одного часток викликає подив і залишається однієї з фундаментальних загадок сучасної фізики. Маса протона, по сучасних вимірах, дорівнює mp = 1,67262·10-27 кг. Протони й нейтрони в ядрі прийнято називати нуклонами. Рис. 7

Ядро атома складається з нуклонів, які розподіляються на протони и нейтрони. Символьне позначення ядра атома А - число нуклонів, тобто, протонів + нейтронів (або атомна маса) Z - число протонів (рівно числу електронів) N - число нейтронів (або атомний номер) N = A - Z

Атом у цілому не має заряду, він нейтральний, тому що позитивний заряд його ядра дорівнює негативному заряду всіх його електронів. Його називають тоді позитивним іоном.Атом, що втратив один або кілька електронів, уже не є нейтральним, а буде мати позитивний заряд. Його називають тоді позитивним іоном. У цьому випадку атом здобуває негативний заряд і стає негативним іоном.І навпаки, зайвий електрон приєднується до нейтрального атома. У цьому випадку атом здобуває негативний заряд і стає негативним іоном.

Для того, щоб атомні ядра були стійкими, протони й нейтрони повинні втримуватися усередині ядер величезними силами, у багато разів переважаючої сили кулонівського відштовхування протонів. Сили, що втримують нуклони в ядрі, називаються ядерними ( рис.8) Особливості ядерних сил: 1. Ядерні сили приблизно в 100 разів перевершують електростатичні сили й на десятки порядків перевершують сили гравітаційної взаємодії нуклонів. 2. Важливою особливістю ядерних сил є їх короткодіючий характер. Ядерні сили помітно проявляються, як показали досвіди Резерфорда по розсіюванню a-часток, лише на відстанях порядку розмірів ядра ( м). Ядерні сили дуже швидко спадають із відстанню. Радіус їхньої дії порядку 0, метра. Для цієї малої довжини, що характеризує розміри атомних ядер, ввели спеціальне позначення Фм (на честь італійського фізика Э. Ферми, ) Всі ядра мають розміри декількох Ферми. Радіус ядерних сил дорівнює розміру нуклона, тому ядра – це концентрація дуже щільної матерії. Можливо, найщільної в земних умовах. Ядерні сили - сильні взаємодії. На більших відстанях проявляється дія порівняно повільно зникаючих кулонівських сил. На підставі досліджених даних можна вважати, що протони й нейтрони в ядрі поводяться однаково відносно сильної взаємодії, тобто ядерні сили не залежать від наявності або відсутності в часток електричного заряду. ЯДЕРНІ СИЛИ - сили притягання; - діють між нуклонами в ядрі; - короткодіючі.. Рис.8

Атоми з однаковими атомними номерами називають ізотопами : у таблиці Менделєєва вони розташовані в одній клітинці (з грец. "изос" - рівний, "топос" - місце (рис. 9). Хімічні властивості ізотопів майже тотожні. Якщо елементів усього в природі - близько 100, то ізотопів - більше Багато хто з них нестійкі, тобто радіоактивні, і розпадаються, випускаючи різні види випромінювань. Ізотопи того самого елемента по складу відрізняються лише кількістю нейтронів у ядрі. Рис. 9

Розв'язування задач: 1.Скільки нуклонів, протонів і нейтронів утримується в ядрах наступних елементів: 11 Na Na 21 4 B 9 Самостійно: 8 O 16 3 Li 7 6 C 12 7 N 14 9 F Al U Pb Чим відрізняються наступні елементи: 8 О 17 и 8 О U 235 и 92 U 239

Атом чи іон? Складіть самі!

Домашнє завдання: Опрацювати §§ Дякую за роботу на уроці