Atomy tego samego pierwiastka mogą mieć różną liczbę neutronów. Te różne wersje pierwiastka nazywane są izotopami. Chociaż atomy mają kluczowe znaczenie dla zrozumienia chemii, nie można ich zobaczyć gołym okiem. Uczniowie szkół średnich potrzebują konkretnych metod, aby zaangażować ich w poznawanie izotopów i struktury atomowej. Ćwiczenia praktyczne, w których manipulują rzeczami fizycznymi, rysują i tworzą własne wykresy, mogą się poprawić zrozumienie podczas przyciągania uczniów, którzy są wzrokowcami i tych, którzy przetwarzają wiedzę poprzez podnoszenie i dotykanie przedmiotów.
Modele z koralikami
Jednym ze sposobów, w jaki uczeń może zobaczyć niewidzialny świat atomów, jest stworzenie modelu z czymś namacalnym. Poproś uczniów, aby stworzyli modele różnych izotopów za pomocą zestawu niebieskich i białych koralików. Najpierw niech stworzą model neutralnego atomu. Ponieważ neutralny atom ma taką samą liczbę elektronów jak protony, model będzie miał taką samą liczbę niebieskich kulek jak białe kulki. Po tej prostej czynności uczniowie powinni wykonać modele kilku różnych izotopów tego samego pierwiastka. Na przykład Węgiel-12, Węgiel-13, Węgiel-14.
Modele rysunkowe
Podczas gdy niektórzy uczniowie lubią manipulować bryłami, inni wolą rysować. Niech uczniowie narysują różne izotopy tego samego elementu za pomocą pisaków lub markerów. Powtórz powyższe przykłady, ale w tym ćwiczeniu poproś uczniów, aby narysowali strukturę. Użyj czerwonego atramentu dla protonów i czarnego dla elektronów.
Tworzenie wykresu
Chociaż wypełnianie wykresów i arkuszy jest powszechne w klasach liceum, nie jest to naprawdę praktyczne bez tworzenia wykresu przez ucznia. Poproś uczniów, aby utworzyli wykres z następującymi nagłówkami: pierwiastek, liczba protonów, liczba neutronów, masa atomowa, liczba atomowa. Przypisz im węgiel-12, węgiel-13, węgiel-14, chlor-35, chlor-37. Aby pobudzić niezależność i wyobraźnię uczniów, powiedz im, aby wybrali inny pierwiastek i nakreślili jego izotopy.
Rozpad radioaktywny
Half-Life of M&Ms to aktywność, która ilustruje koncepcję rozpadu radioaktywnego. Umieść 200 M&Ms w pudełku po butach, stroną z literami do góry. Przykryj pudełko i potrząsaj nim przez trzy sekundy. Reprezentuje jeden przedział czasu. Zdejmij pokrywę i usuń zepsute atomy – te, które mają zadrukowaną stronę do dołu. Zapisz liczbę pozostałych i rozłożonych atomów na arkuszu danych. Powtarzaj ten proces, aż wszystkie atomy ulegną rozkładowi lub dopóki nie potrząśniesz pudełkiem 10 razy lub 30 sekund. Zapisz liczby w każdym przedziale czasu. Zacznij od drugiej próby tego eksperymentu. Dodaj liczby z każdego przedziału z dwóch prób i oblicz średnią. Gdyby model działał idealnie, połowa cukierków zniknęłaby w każdym przedziale. Weź liczbę okresów półtrwania, które występują w ciągu 12 sekund tego eksperymentu. To cztery okresy półtrwania. Podziel 200 przez 1/2 cztery razy. Rezultatem jest dywidenda w wysokości 12,5. Po czterech okresach półtrwania pozostaje tylko 12 do 13 atomów. To obliczenie powinno być zbliżone do liczb znalezionych w eksperymencie.