Atome desselben Elements können unterschiedliche Neutronenzahlen haben. Diese verschiedenen Versionen des Elements werden als Isotope bezeichnet. Obwohl Atome für das Verständnis der Chemie von entscheidender Bedeutung sind, können sie mit bloßem Auge nicht gesehen werden. Gymnasiasten brauchen konkrete Methoden, um sie für das Erlernen von Isotopen und atomaren Strukturen zu begeistern. Praktische Aktivitäten, bei denen sie physische Dinge manipulieren, zeichnen und ihre eigenen Diagramme erstellen, können sich verbessern Verständnis beim Anziehen von Lernenden, die visuelle Lernende sind, und diejenigen, die Wissen verarbeiten, indem sie es aufnehmen und berührende Gegenstände.
Modelle mit Perlen
Eine Möglichkeit für einen Schüler, die unsichtbare Welt der Atome zu sehen, besteht darin, ein Modell mit etwas Greifbarem zu erstellen. Lassen Sie die Schüler Modelle verschiedener Isotope erstellen, indem Sie einen Satz blauer und weißer Perlen verwenden. Lassen Sie sie zunächst ein Modell eines neutralen Atoms erstellen. Da das neutrale Atom die gleiche Anzahl an Elektronen wie Protonen hat, hat das Modell die gleiche Anzahl blauer Perlen wie weiße Perlen. Nach dieser einfachen Aktivität sollten die Schüler Modelle einer Reihe verschiedener Isotope desselben Elements erstellen. Zum Beispiel Kohlenstoff-12, Kohlenstoff-13, Kohlenstoff-14.
Zeichnungsmodelle
Während einige Schüler gerne feste Objekte manipulieren, ziehen andere das Zeichnen vor. Lassen Sie die Schüler verschiedene Isotope desselben Elements mit Stiften oder Markern zeichnen. Wiederholen Sie die obigen Beispiele, aber lassen Sie die Schüler in dieser Übung die Struktur zeichnen. Verwenden Sie rote Tinte für Protonen und schwarze Tinte für Elektronen.
Erstellen eines Diagramms
Während das Ausfüllen von Diagrammen und Arbeitsblättern in High-School-Klassen üblich ist, ist es nicht wirklich praktisch, ohne dass der Schüler das Diagramm erstellt. Weisen Sie die Schüler an, ein Diagramm mit den folgenden Überschriften zu erstellen: Element, Anzahl der Protonen, Anzahl der Neutronen, Atommasse, Ordnungszahl. Weisen Sie ihnen Kohlenstoff-12, Kohlenstoff-13, Kohlenstoff-14, Chlor-35, Chlor-37 zu. Um die Unabhängigkeit und Vorstellungskraft der Schüler zu fördern, bitten Sie sie, ein anderes Element auszuwählen und seine Isotope aufzuzeichnen.
Radioaktiver Zerfall
Die Halbwertszeit von M&Ms ist eine Aktivität, die das Konzept des radioaktiven Zerfalls veranschaulicht. Legen Sie 200 M&Ms mit der beschrifteten Seite nach oben in einen Schuhkarton. Decken Sie die Schachtel ab und schütteln Sie sie drei Sekunden lang. Dies repräsentiert ein Zeitintervall. Nehmen Sie die Abdeckung ab und entfernen Sie zerfallene Atome – solche mit der beschrifteten Seite nach unten. Schreiben Sie die Anzahl der verbleibenden und zerfallenen Atome auf ein Datenblatt. Wiederholen Sie diesen Vorgang, bis alle Atome zerfallen sind oder bis Sie die Box 10 Mal oder 30 Sekunden lang geschüttelt haben. Notieren Sie die Zahlen in jedem Zeitintervall. Beginnen Sie noch einmal mit einem zweiten Versuch dieses Experiments. Addiere die Zahlen aus jedem Intervall aus den beiden Versuchen und berechne den Durchschnitt. Wenn das Modell perfekt funktionierte, würden Sie in jedem Intervall die Hälfte der Bonbons verschwinden sehen. Nehmen Sie die Anzahl der Halbwertszeiten, die während 12 Sekunden dieses Experiments auftreten. Das sind vier Halbwertszeiten. Teilen Sie 200 viermal durch 1/2. Das Ergebnis ist die Dividende von 12,5. Nach vier Halbwertszeiten bleiben nur noch 12 bis 13 Atome übrig. Diese Berechnung sollte nahe an den Zahlen liegen, die Sie in Ihrem Experiment finden.