Атомы одного и того же элемента могут иметь разное количество нейтронов. Эти различные версии элемента называются изотопами. Хотя атомы имеют решающее значение для понимания химии, их нельзя увидеть невооруженным глазом. Старшеклассникам нужны конкретные методы, чтобы вовлечь их в изучение изотопов и атомной структуры. Практические занятия, когда они манипулируют физическими объектами, рисуют и создают свои собственные диаграммы, могут улучшить понимание, вовлекая учащихся, которые обучаются наглядно, и тех, кто обрабатывает знания, собирая и трогательные предметы.
Модели с бусинами
Один из способов увидеть невидимый мир атомов для ученика - создать модель из чего-то осязаемого. Предложите учащимся создать модели из различных изотопов, используя набор синих и белых бусинок. Сначала попросите их создать модель нейтрального атома. Поскольку нейтральный атом имеет такое же количество электронов, что и протоны, модель будет иметь такое же количество синих бусинок, что и белых бусинок. После этого простого задания ученики должны сделать модели нескольких различных изотопов одного и того же элемента. Например, Углерод-12, Углерод-13, Углерод-14.
Рисование моделей
В то время как одни ученики любят манипулировать твердыми объектами, другие предпочитают рисовать. Попросите учащихся нарисовать ручками или маркерами разные изотопы одного и того же элемента. Повторите приведенные выше примеры, но в этом упражнении попросите учащихся нарисовать структуру. Используйте красные чернила для протонов и черные чернила для электронов.
Создание диаграммы
Хотя заполнение диаграмм и рабочих листов является обычным делом в классах средней школы, это не совсем практично, если ученик не создает диаграмму. Попросите учащихся создать таблицу со следующими заголовками: Элемент, Число протонов, Число нейтронов, Атомная масса, Атомный номер. Назначьте им Углерод-12, Углерод-13, Углерод-14, Хлор-35, Хлор-37. Чтобы стимулировать независимость и воображение учащихся, предложите им выбрать другой элемент и нанести на карту его изотопы.
Радиоактивный распад
Период полураспада M&M - это действие, иллюстрирующее концепцию радиоактивного распада. Положите 200 M & Ms в коробку из-под обуви стороной с буквами вверх. Закройте коробку и встряхивайте ее в течение трех секунд. Это один временной интервал. Снимите крышку и удалите распавшиеся атомы - те, которые написаны стороной с буквами вниз. Запишите количество оставшихся и распавшихся атомов в таблице данных. Повторяйте этот процесс до тех пор, пока все атомы не распадутся или пока вы не встряхнете коробку 10 раз или 30 секунд. Записывайте числа в каждом временном интервале. Начните со второй попытки этого эксперимента. Сложите числа из каждого интервала из двух испытаний и вычислите среднее значение. Если бы модель работала идеально, вы бы увидели, что половина конфет исчезает в каждом интервале. Возьмите количество периодов полураспада, которые происходят в течение 12 секунд этого эксперимента. Это четыре периода полураспада. Разделите 200 на 1/2 четыре раза. В результате дивиденд составляет 12,5. После четырех периодов полураспада остается от 12 до 13 атомов. Этот расчет должен быть близок к числам, которые вы найдете в своем эксперименте.