Хімія. 7 клас. Мідак

Тема 2. Від хімічних елементів до хімічних сполук

• Первинні відомості про будову атома: ядро та електрони.

• Періодична система хімічних елементів.

• Металічні та неметалічні елементи.

• Прості речовини: метали та неметали.

• Складні речовини.

• Хімічні формули.

§ 6. Первинні відомості про будову атома: ядро та електрони

У цьому параграфі ви дізнаєтеся:

що таке атом;
про моделі атома;
з чого складається атом.

Мої друзі науковці та науковиці помітили, що я останнім часом стала дуже серйозною. І це не випадково! Дійсно, я багато читаю та обмірковую одне питання. Якщо речовина складається з атомів, то і я складаюся з атомів? Який же він — атом? Як його побачити? Атоми ще з чогось складаються? Уже не одне, а декілька запитань! Як усе складно...

• Чи правда, що основою всього є атоми?

Опрацьовуємо інформацію

Атоми — найменші частинки речовини

• Пригадайте, з яких частинок складається речовина? Як називають найменші частинки речовини? Які розміри мають атоми та молекули?

• Атоми — це реальні частинки? Відповідь поясніть.

Усе у Всесвіті — від ядра Землі до найдальших галактик — складається з атомів. Атоми — це найменші частинки речовини (наприклад, з атомів Карбону складаються речовини алмаз і графіт, з атомів Оксиґену — кисень). Атоми — це частинки, які мають мікроскопічні розміри. Їхні розміри можуть варіювати, але типовий атом має радіус 1 • 10^-⁷ мм.

Для порівняння: товщина аркуша паперу становить 1 млн атомів.

Такі «уявні» експерименти та зроблені на їх основі висновки обговорювали ще в V столітті до нашої ери Демокріт та інші давньогрецькі філософи (мал. 6.1). Вони стверджували, що матерія, як і папір у нашому випадку, не може постійно розрізатися павпіл. У якийсь момент досягнуто межу, коли папір більше не можна буде називати папером. Це атомна межа.

Мал. 6.1. Від аркуша паперу до атома

• Як перекладається «атом» з грецької мови?

Атом — найменша хімічно неподільна електронейтральна частинка.

Будова атома

У 1803 році Джон Дальтон розвинув теорію, за якою припускав, що речовини складаються з неподільних частинок - атомів, і вона існувала приблизно 100 років. Аж на початку XX століття науковці довели, що атом має складну будову.

• Що таке електричний заряд? Які існують типи зарядів?

У 1904 році Джозеф Джон Томсон пояснив, що атом за складом схожий на кекс із позитивно зарядженим «тістом» і негативно зарядженими «родзинками» (мал. 6.2). Проте такі уявлення про атом проіснували недовго.

Мал. 6.2. Модель атома Дж. Томсона

Більш реальною моделлю є планетарна (ядерна) модель атома Ернеста Резерфорда. За цією моделлю атом складається з невеликого позитивно зарядженого ядра, навколо якого рухаються електрони, подібно до того, як планети рухаються навколо Сонця (мал. 6.3).

Мал. 6.3. Планетарна модель атома Е. Резерфорда

А чи знаєте ви...

Ернест Резерфорд, Ернест Марсден і Ганс Гейгер у 1908-1911 рр. для з’ясування будови атома провели серію дослідів. Вузький пучок ά-частинок (позитивно заряджених частинок, які випромінюють ядра деяких радіоактивних атомів) зі свинцевого контейнера спрямовувався на тонку золоту фольгу, а далі потрапляв в екран, покритий шаром спеціальної речовини.

Мал. 6.4. Ганс Гейгер та Ернест Резерфорд

Спостерігаючи за рухом ά-частинок і здійснюючи складні математичні розрахунки, науковці точно описали ядерну модель будови атома.

Для перегляду досліду Резерфорда перейдіть за QR-кодом або за покликанням

https://cutt.ly/MesUG7Y7.

Трохи пізніше, у 1913 році, Нільс Бор у своїй теорії будови атома пояснив, що електрони рухаються навколо ядра певними стаціонарними орбітами (мал. 6.5). До сьогодні уявлення про будову атома лише вдосконалюють.

Мал. 6.5. Еволюція теорій про будову атома

Отже, атом складається з ядра, навколо якого рухаються електрони. Ядро заряджене позитивно, а електрони — негативно. Кількість позитивних і негативних зарядів в атомі однакова. Тож запам’ятайте, що атом є електронейтральною частинкою, тобто він не має заряду. Зарядженими є лише частинки, які містяться в ньому.

Ядро — центральна частина атома, у якій зосереджена основна частина маси атома (понад 99,9%).

Електрон — негативно заряджена частинка, маса якої дуже мала.

• Розгадайте ребус.

Досліджуємо

Робота в групах

Візьміть невеликий аркуш паперу та ножиці. Спробуйте відтворити експеримент давньогрецьких філософів. Отримайте найменший шматочок паперу. Порівняйте його розміри з розмірами шматочків в інших групах. За потреби скористайтеся збільшенням камери телефона або лупою.

• Чи можна отримати абсолютний найменший шматочок паперу? Чи досягнули ви атомної межі?

Пояснюємо, творимо, використовуємо в житті

1. Закінчіть речення:

• Найменшою неподільною частинкою речовини є ...

• Атом складається з ...

• Атом — електронейтральний, тобто ...

2. Дайте відповіді на запитання:

• Що таке атом?

• Що таке ядро?

• Що таке електрон?

• Які моделі атома ви знаєте?

• Які заряди мають складові атома?

3. Поясніть, чому атом є хімічно неподільною частинкою речовини.

4. Обґрунтуйте, чому атом — це електронейтральна частинка. Як улаштовані атоми та чим вони відрізняються?

5. Використовуючи додаткові джерела інформації, поясніть, чому ядро та електрони втримуються в атомі?

6. Як ви розумієте вислів «Атом — в основі всього»?

7. Використовуючи додаткові джерела інформації, підготуйте повідомлення про моделі атома. Презентуйте одну з моделей атома, перевтілившись у тогочасних науковців.

8. Створіть 2D та 3D-моделі атомів, використовуючи підручні засоби (пластилін, кольоровий папір або інші матеріали). Презентуйте свої моделі однокласникам/однокласницям.

9. Кішка Селена прочитала декілька цікавих фактів:

• Атоми Гідроґену такі крихітні, що якщо їх викласти в один ланцюжок у кількості десяти мільйонів, то його довжина становитиме лише приблизно один міліметр.

• Монета номіналом 1 цент масою 2,5 г містить приблизно 28 000 000 000 000 000 000 000 атомів (28 секстильйонів).

Після цього кішка дослідила монету номіналом 1 гривня. Спочатку зважила п’ять однакових одногривневих монет на електронних вагах і побачила результат зважування — 16,5 г. Далі вона дізналася, у скільки разів гривня важча за цент. Після цього виміряла діаметр гривні та обчислила, скільки атомів Гідроґену розміститься в ланцюжок на цій відстані.

1) Використовуючи додаткові джерела інформації, дізнайтеся, з яких металів виготовляють одногривневі монети в Україні.

2) Яка маса одногривневої монети?

3) У скільки разів гривня важча за цент?

4) Скільки атомів Гідроґену можна було б викласти в ланцюжок на діаметр монети 1 цент, якщо він на 0,1 мм менший від діаметра гривні.

Робота в групах

Перейдіть на сайт за QR-кодом або за покликанням https://cutt.ly/lwOaP751 та перегляньте найменший фільм у світі «Хлопчик і його атом» («А Boy and His Atom»).

Які емоції викликав у вас цей фільм? Обговоріть свої враження з однокласниками/однокласницями.

Поміркуйте над твердженням «Людина, яка вивчає атоми, — це просто скупчення атомів, які прагнуть усвідомити себе».

Перевірте себе

1. Хто з учених запропонував планетарну модель атома?

a) Джозеф Томсон
б) Нільс Бор
в) Ернест Резерфорд
г) Джон Дальтон

2. Доповніть вислів «Атом — це частинка...»

a) позитивна
б) негативна
в) зі змінним зарядом
г) електронейтральна

3. Складіть речення зі слів, написаних нижче, переставивши в них літери місцями:

моАт — ктеренолейльартийн, килікось кікільтсь зивоптоин і готаневони харжедзяни кочистан у моньу ководана.

4. Знайдіть і виправте помилки, якщо вони є в даних твердженнях:

1) Атом — найменша неподільна позитивно заряджена частинка речовини.

2) Електрон — позитивно заряджена центральна частинка атома, у якій зосереджена основна частина маси атома.

Цікаво-цікаво. Отже, я — це скупчення атомів, кожен з яких має ядро та електрони. А як багато є теорій будови атома! Мені найбільше сподобалася модель Томсона. Дуже вже смачно виглядає цей «атом-кексик». Сьогодні я знову записала нові слова:

nucleus — ядро;

electron — електрон.

Чи все вам сьогодні вдалося? Внесіть інформацію про ваші досягнення в карту успіху.

А чи знаєте ви...

Джозеф Джон Томсон

Джозеф Джон Томсон — англійський фізик, лауреат Нобелівської премії з фізики (у 1906 році) за роботу в галузі теоретичних й експериментальних досліджень провідності електрики в газах, серед яких відкриття електрона. Пізніше (у 1937 році) його син Джордж Паджет Томсон також став лауреатом Нобелівської премії з фізики.

Ернест Резерфорд

Ернест Резерфорд — новозеландський та британський фізик, лауреат Нобелівської премії з хімії (у 1908 році), учень Джозефа Джона Томсона. Резерфорда називають «батьком ядерної фізики» та «найвидатнішим експериментатором після Майкла Фарадея».

Нільс Бор

Нільс Бор — данський фізик-теоретик, один із творців сучасної фізики, лауреат Нобелівської премії з фізики (у 1922 році). Бор є творцем першої квантової теорії атома.

Зміст