Gli atomi dello stesso elemento possono avere un diverso numero di neutroni. Queste diverse versioni dell'elemento sono chiamate isotopi. Sebbene gli atomi siano fondamentali per comprendere la chimica, non possono essere visti ad occhio nudo. Gli studenti delle scuole superiori hanno bisogno di metodi concreti per coinvolgerli nell'apprendimento degli isotopi e della struttura atomica. Le attività pratiche in cui manipolano cose fisiche, disegnano e creano i propri grafici possono migliorare comprensione mentre attira gli studenti che sono studenti visivi e coloro che elaborano la conoscenza raccogliendo e toccare gli oggetti.
Modelli con perline
Un modo per uno studente di vedere il mondo invisibile degli atomi è creare un modello con qualcosa di tangibile. Chiedi agli studenti di creare modelli di diversi isotopi utilizzando un set di perline blu e perline bianche. Per prima cosa, chiedi loro di creare un modello di un atomo neutro. Poiché l'atomo neutro ha lo stesso numero di elettroni dei protoni, il modello avrà lo stesso numero di perline blu di quelle bianche. Dopo questa semplice attività, gli studenti dovrebbero creare modelli di diversi isotopi dello stesso elemento. Ad esempio, Carbon-12, Carbon-13, Carbon-14.
Modelli di disegno
Mentre ad alcuni studenti piace manipolare oggetti solidi, altri preferiscono disegnare. Chiedi agli studenti di disegnare diversi isotopi dello stesso elemento con penne o pennarelli. Replica gli esempi sopra, ma in questo esercizio chiedi agli studenti di disegnare la struttura. Usa l'inchiostro rosso per i protoni e l'inchiostro nero per gli elettroni.
Creazione di un grafico
Mentre compilare grafici e fogli di lavoro è comune nelle classi delle scuole superiori, non è davvero pratico senza che lo studente crei il grafico. Chiedi agli studenti di creare un grafico con i seguenti titoli: elemento, numero di protoni, numero di neutroni, massa atomica, numero atomico. Assegna loro Carbon-12, Carbon-13, Carbon-14, Cloro-35, Cloro-37. Per stimolare l'indipendenza e l'immaginazione degli studenti, chiedi loro di scegliere un altro elemento e tracciare i suoi isotopi.
Decadimento radioattivo
L'emivita di M&Ms è un'attività che illustra il concetto di decadimento radioattivo. Metti 200 M&M in una scatola da scarpe con le lettere rivolte verso l'alto. Copri la scatola e agitala per tre secondi. Questo rappresenta un intervallo di tempo. Togli il coperchio e rimuovi gli atomi decaduti, quelli che hanno il lato con le lettere rivolto verso il basso. Scrivi il numero di atomi rimanenti e decaduti su un foglio dati. Ripeti questo processo finché tutti gli atomi non sono decaduti o finché non hai agitato la scatola 10 volte o 30 secondi. Registra i numeri ad ogni intervallo di tempo. Ricomincia con una seconda prova di questo esperimento. Aggiungi i numeri di ciascun intervallo delle due prove e calcola la media. Se il modello funzionasse perfettamente, vedresti metà delle caramelle scomparire ad ogni intervallo. Prendi il numero di emivite che si verificano durante i 12 secondi di questo esperimento. Queste sono quattro emivite. Dividi 200 per 1/2 quattro volte. Il risultato è il dividendo di 12,5. Dopo quattro emivite, rimangono solo da 12 a 13 atomi. Questo calcolo dovrebbe essere vicino ai numeri che trovi nel tuo esperimento.