Атомның планетарлық моделі. Резерфорд тәжірибесі

Күні: 9^б,в - сынып.2-топ

Сабақ тақырыбы: §54. Резерфорд тәжірибесі. Атомның планетарлық моделі. Атом ядросының құрамы.

Сабақ мақсаты:

1. Атомның планетарлық моделі, ядроның мөлшері , заряды, ядроның құрамы, ядролық масса, ядроның заряд саны, оның физикалық мағынасы, нуклондар, нуклидтер, изотоптар туралы оқушыларға түсінік беру.

2. Оқушыларды өз бетімен ғылыми ой қорытындыларын жасай білуге жетелеу.

3. Жауапкершілікке, тиянақтылыққа, еңбекке баулу.

Сабақ түрі: аралас

Сабақ әдісі: баяндау, сұрақ-жауап.

Сабақ барысы:

І. Ұйымдастыру кезеңі.

ІІ. Үй тапсырмасы бойынша сұрақтар. Өткен тарауды қайталау

ІІІ. Жаңа сабақ.

Атомның алғашқы үлгілерінің бірін Дж. Томсон ұсынды. Бұл үлгіде атом радиусы ~10^-10м) оң зарядталған шар ретінде қарастырылады. Шардың ішінде тепе-теңдік жағдайыныңмаңында электрондар тербеліп тұрады. Электрондардың теріс зарядтарының қосындысы шарға біркелкі таралған оң зарядты теңестіреді, сондықтан тұтас алғанда атом электрлік бейтарап бөлшек болады. Кейінгі зерттеулер бұл модельдің дұрыс емес екенін көрсетті, сондықтан Томсон моделі қазір тек тарихи тұрғыдан қарастырылады.

1 – сурет

Атомның ішінде электр зарядтарының орналасу тәртібін анықтау үшін 1911 жылы Резерфорд өзінің шекірттері Г.Гейгер және Э.Марсденмен бірге альфа-бөлшектер шоғын өте жұқа алтын фольгадан өткізіп, бірнеше тәжірибелер жасады (2-сурет). Осы тәжірибелерді зерделеу нәтижесінде атомның ядролық, басқаша айтсақ, планетарлық моделі өмірге келді.

2 - сурет

Тәжірибенің нәтижесінде альфа-бөлшектердің басым көпшілігі фольгадан өткенде алғашқы бағыттан aуытқымайтыны (φ≈1-2°) анықталды. Бұл нәтиже, негізінен, Томсон моделіне сүйеніп жасалған есептеулермен дәл келді. Бірақ, альфа- бөлшектердің мардымсыз аз бөлігі 90°-тан артық бұрышқа ауытқитыны, яғни олар фольгаға соғылып, кері бағытта ұшатыны таңдандырды. Сегіз мыңға жуық бөлшектердің біреуі ғана осындай үлкен бұрышқа ауытқиды екен! Мұны Томсон моделі негізінде түсіндіру тіпті мүмкін болмады.

Тәжірибеде алынған нәтижелерді зерделей отырып Резерфорд өз моделін ұсынды. Ол атомның оң заряды оның ортасында орналасқан радиусы шамамен 10^-15 м өте аз көлемгежинақталған деген қорытындыға келді. Бұл орталық бөлшекті Резерфорд ядро деп атады. Атомның массасы түгел дерлік ядрода шоғырланған. Ядроны айнала әр түрлі орбиталарменэлектрондар қозғалып жүреді. Ең шеткі электрон орбитасының радиусы атомның радиусына тең, R_a≈10^-10 м. Бұл үлгі Күн жүйесінің құрылымына ұқсайтын болғандықтан, оны атомныңпланетарлық моделі деп те атайды. Модель бойынша атом көлемінің басым көпшілік бөлігі "бос" болып шығады, ядроның радиусы атомның радиусынан 100000 есе кіші. Орбиталардағы электрондардың теріс зарядтарының қосындысы ядроның оң зарядына тең, атом электрлік бейтарап.

Атомның ішіндегі бос кеңістік "өте үлкен". Сондықтан, фольга арқылы өткенде альфа-бөлшектерінің көбі ядродан алыс өтеді де, шашырамайды. Электрондар альфа-бөлшектен 8 мың еседей жеңіл болғандықтан, оның қозғалыс траекториясын өзгерте алмайды. Тек ядроға тікелей қарсы келіп қалған альфа-бөлшектер ғана онымен әсерлесіп, кері ұшады. Мұндай бөлшектер саны ядро радиусының атом радиусына қатынасымен анықталады.

Ядроның диаметрі 10^-12 - 10^-13 см

Атомның диаметрі 10^-8 см

q_я = + Z • e

q_э = - Z • e

• Z-элементтің Менделеев кестесіндегі реттік саны, протон саны;

• әрбір электронның немесе протонның заряды бір элементар зарядқа

(е =-1,6 • 10^-19Кл) тең;

Атом ядросының ең маңызды қасиеттерінің бірі оның зарядтық саны Z. Кез келген элемент атомының ядросындағы протондар саны сол элементтің Менделеев кестесіндегі Z реттік санына тең. Сондықтан да, оны ядроның атомдық номері деп те атайды.

Z =1 Z=92

Ядродағы нуклондар санын (яғни протондар мен нейтрондардың сандарының қосындысын) А әрпімен белгілейді де, оны ядроның массалық саны деп атайды. Ядродағы нейтрондар саны

N = A – Z

формуласымен өрнектеледі. Ядроны белгілеу үшін арнайы символ қолданылады _zХ^А

1932 жылы Резерфордтың шәкірті ағылшын ғалымы Джеймес Чедвик ядроның құрамына кіретін жаңа бөлшек – нейтронды ашты.

1. Z – терінің саны бірдей, бірақ А – сы әр түрлі болып келетін ядроларды изотоптар деп атайды.Нақты бір элеменнтің ядроларындағы протондар саны (Z) өзгермейді, нейтрондар саны әртүрлі болып кездеседі. Осыған сәйкес химиялық элементтің ядролардағы нуклондар саны (А) өзгеріп отырады.

   A = N + Z

^{сутегі дейтерий тритий}

^3-сурет

^{Сутегінің үш түрлі изотобы болады, олар:}

^{-кәдімгі сутегі, немесе протий (Z=1, N =0)}

^{- ауыр сутегі немесе дейтерий (Z=1, N =1)}

^{– тритий (Z=1, N =2)}

^{Протий мен дейтерий тұрақты, тритий радиоактивті.}

1. ^{Массалық сандары А бірдей ядроларды изобарлар деп атайды. Мысал үшін, мынаны келтіруге болады:}

^және

1. ^{Нейрондар саны бірдей ядроларды изотондар деп атайды.}

^{Бекіту сұрақтары:}

1. Атомның планетарлық моделі классикалық физиканың заңдарымен үйлеспейді. Неліктен?

2. ^{Массалық сан дегеніміз не?}

3. ^{Нуклондар мен нуклидтер дегеніміз не?}

4. ^{Изобаралар дегеніміз не?}

5. ^{Ядроның құрамына қандай бөлшектер киреді?}

6. ^{Атомның планетарлық моделі қандай тәжірибеге негізделген? Протонның, электронның зарядтары неге тең?}

Атом ядросының қасиеттеріне байланысты есептер

1. Бериллий, кремний және бром атомдарындағы ядролардың құрамын анықтаңдар?

2. Атомының ядросында 7 протон және7 нейтрон, 51 протон және 71 нейтрон, 101 протон және 155 нейтрон болатын химиялық элементті анықтаңдар?

3. изотоптарындағы протондарды нейтрондармен, ал нейтрондарды протондармен алмастырсақ, онда қандай элементтердің ядролары пайда болады?

4. қанша электрон, қанша протон, нейтрон және нуклондар бар? Әрбір топты не біріктіріп тұр.

5. ядросын неше электрон айналып жүреді? Гелийде ше? Оттегіде ше?

6. 

Үй тапсырмасы: 54 (оқу) 42-жаттығу