Повторение пройденного материала по темам «Атом и химический элемент. Атомная и молекулярная массы. Моль. Молярная масса. Строение атома. Изотопы».

Уроки №1 и №2
Цели уроков:

1.  обобщение ранее полученных знаний:

·                        атом и хим. элемент;

·                        абсолютная и относительная атомная массы;

·                        молекулярная масса;

·                        состав атома: ядро (протоны и нейтроны);

·                        электроны, их заряд и масса;

·                        заряд ядра — важнейшая характеристика атома;

·                        изотопы;

·                        электронная схема атома.

1.      Разграничить понятия атом и химический элемент.
Понимать различия между понятиями «атом» и «химический элемент».
2.      необходимо вспомнить: ·         атомная единица массы; ·         абсолютная атомная масса; ·         относительная атомная масса; ·         моль; ·         молярная масса.
Понимать значение понятия «абсолютная атомная масса».	Абсолютная атомная масса - истинная масса атома элемента, выраженная в граммах.
Понимать значение понятия «относительная атомная масса».	относительная атомная масса (устаревшее название — атомный вес) — значение массы атома, выраженное в атомных единицах массы. В настоящее время атомная единица массы принята равной 1/12 массы нейтрального атома наиболее распространённого изотопа углерода 12C, поэтому атомная масса этого изотопа по определению равна точно 12.
Понимать значение и знать численную величину понятия «атомная единица массы».	Атомная единица массы равна 1,66057 х 10-27 кг.
Понимать значение понятия «моль».	Моль (обозначение: моль, международное: mol) — единица измерения количества вещества. Соответствует количеству вещества, в котором содержится NA частиц (молекул, атомов, ионов, или любых других тождественных структурных частиц).[1] NA это постоянная Авогадро, равная количеству атомов в 12 граммах нуклидауглерода 12C. Таким образом, количество атомов в одном моле любого вещества постоянно и равно числу Авогадро NA. NA = 6,02214179(30)·1023. Иначе говоря, моль — это количество вещества, масса которого, выраженная в граммах, численно равняется его массе в атомных единицах массы. Иногда моль молекул, атомов или ионов называют, соответственно, грамм-молекулой, грамм-атомом и грамм-ионом. Согласно принятым в науке представлениям об идеальном газе получается, что 1 моль любого такого газа занимает в пространстве приблизительно 22,4 л при н.у.
Уметь вычислять молярную массу вещества.	Молярную массу вещества можно вычислить, если известны его масса m и количество (число молей) ν, по формуле: Соответственно, зная массу и молярную массу вещества, можно рассчитать число его молей: или найти массу вещества по числу молей и молярной массе: m = ν • M Необходимо отметить, что значение молярной массы вещества определяется его качественным и количественным составом, т.е. зависит от Mr и Ar. Поэтому разные вещества при одинаковом количестве молей имеют различные массы m. Пример Вычислить массы метана CH4 и этана С2H6, взятых в количестве ν = 2 моль каждого. Решение Молярная масса метана M(CH4) равна 16 г/моль; молярная масса этана M(С2Н6) = 2 • 12+6=30 г/моль. Отсюда: m(CH4) = 2 моль • 16 г/моль = 32 г; m(С2Н6) = 2 моль • 30 г/моль = 60 г. Таким образом, моль – это порция вещества, содержащая одно и то же число частиц, но имеющая разную массу для разных веществ, т.к. частицы вещества (атомы и молекулы) не одинаковы по массе. (CH4) = (С2Н6), но m(CH4) < m(С2Н6) Вычисление ν используется практически в каждой расчетной задаче.
Уметь вычислять молекулярную массу вещества.	Молекуля́рная ма́сса (менее правильный термин: молекулярный вес) — масса молекулы, выраженная в атомных единицах массы. Численно равна молярной массе. Однако следует чётко представлять разницу между молярной массой и молекулярной массой, понимая, что они равны лишь численно и различаются по размерности. Молекулярные массы сложных молекул можно определить, просто складывая молекулярные массы входящих в них элементов. Например, молекулярная масса воды (H2O) есть MH2O = 2 MH + MO ≈ 2·1+16 = 18 а. е. м.
Уметь составлять формулу для вычисления молекулярной массы.	Например: MH2O = 2 MH + MO ≈ 2·1+16 = 18 а. е. м.
Понимать значение и знать численное выражение понятия «число Авогадро».	NA это постоянная Авогадро, равная количеству атомов в 12 граммах нуклидауглерода 12C. Таким образом, количество атомов в одном моле любого вещества постоянно и равно числу Авогадро NA. NA = 6,02214179(30)·1023.
Понимать значение понятия «структурная единица»	Частицы, из которых состоит рассматриваемое вещество: молекулы, атомы, ионы и др.
3.      Решать задачи на нахождение абсолютных атомных масс элементов, относительных молекулярных масс, задач с использование числа Авогадро.
Уметь решать задачи на нахождение относительной молекулярной массы	Какова относительная молекулярная масса Mr фенола C6H5OH?
Уметь решать задачи на нахождение абсолютной атомной массы	Чему равна масса в граммах 1 атома 131I? (2 варианта решения): 1 вариант: 1 моль любого вещества содержит 6*1023 частиц. Найдём молярную массу атомов I M(I)=131 г/моль; Определим массу одного атома йода 131/6*1023=2,18*10-22г. Ответ:2,18*10-22г. 2 вариант: 1,66 *10-27кг х  131  = 2,17*10-25 кг = 2,17*10-22 г
Уметь решать задачи на определение числа молекул в порции вещества	Сколько молекул воды содержится в 3 г вещества? Найдём молярную массу воды M(H2O)=1*2+16=18г/моль Найдём количество вещества ν=m/M=3/18=1/6 моль; Найдём число молекул по формуле N=ν*Na=1/6*6*1023=1023 Ответ:1023 молекул
4.      Вспомнить состав атома.  По данным таблицы Менделеева определять количество электронов, нейтронов и протонов
Знать состав атома.	В середине XIX в. атом считался элементарной, т. е. неделимой, частицей. Но уже к концу этого века появились неоспоримые доказательства сложности строения атома. Прямым доказательством сложности строения атома явилось и открытие самопроизвольного распада атомов некоторых элементов с испусканием невидимых глазу лучей. Это явление, открытое в 1896 г. французским ученым Анри Беккерелем, получило название радиоактивности. В 1897 г. английский физик Дж. Дж. Томсон установил существование в атоме электронов — отрицательно заряженных частиц. Эти открытия свидетельствовали о том, что атом имеет сложное строение. На основе своих знаменитых опытов по рассеянию α-лучей английский ученый Эрнест Резерфорд в 1911 г. предложил схему строения атома, получившую название ядерной (планетарной) модели атома. Ядерная модель атома по Резерфорду Согласно этой модели, атом состоит из положительно заряженного ядра и движущихся вокруг него электронов. Почти вся масса атома (более 99,96 %) сосредоточена в его ядре, диаметр которого приблизительно в 100 000 раз меньше диаметра всего атома. На рисунке справа показана модель атома по Резерфорду. Конечно, относительные размеры всего атома и его ядра даны не в соответствующем масштабе. Даже если изобразить размеры ядра атома водорода точкой всего в 1 мм, то границы атома должны были бы находиться на расстоянии 50 м. Позже было установлено, что ядро атома также имеет сложное строение. Оно состоит из частиц двух типов: протонов и нейтронов.
1.                  Уметь определять количество протонов, нейтронов и электронов в атоме элемента. 2.                  Знать буквенные обозначения протона, нейтрона, электрона. 3.                  Знать формулу для определения массового числа атома элемента. Знать заряды протонов, нейтронов, электронов. 4.                  Понимать, что положение элемента в таблице Менделеева определяется зарядом его ядра. 5.                  Знать правило записи массового числа и заряда атома элемента.	В 1913 г. Г.Мозли установил равенство заряда ядра атома химического элемента его порядковому номеру в ПСХЭ Д.И.Менделеева. Позже было доказано, что в атомном ядре имеются ядерные частицы (нуклоны) – обусловливающие заряд ядра протоны (Э.Резерфорд, 1920 г.) и не несущие заряда, но имеющие такую же массу нейтроны (Дж.Чедвик, 1932 г.) (табл. 2). Таблица 2 Характеристики нуклонов Нуклон Заряд Масса Kл Усл. ед. г а. е. м. Протон 11р (р) –1,6•10–19 +1 1,67•10–24 1,007825 Нейтрон 01n (n) 0 0 1,67•10–24 1,007825 6. Модель строения атома. 1) В центре атома – положительно заряженное ядро, занимающее ничтожную часть пространства внутри атома. 2) Весь положительный заряд и почти вся масса атома сосредоточены в его ядре (масса электрона равна 1/1836 а. е. м.). 3) Ядра атомов состоят из протонов р и нейтронов n, имеющих общее название нуклоны (от лат.nucleus – ядро). Число протонов в ядре и число электронов в атоме равно порядковому номеру химического элемента в ПСХЭ, а суммарное количество протонов и нейтронов в ядре атома соответствует его массовому числу. 4) Вокруг ядра по замкнутым орбитам вращаются электроны, число которых равно положительному заряду ядра атома, т.е. порядковому номеру химического элемента в ПСХЭ. 7. Нуклиды – виды атомов, характеризующиеся любыми двумя из трех фундаментальных параметров:
	Z = A – N, N = A – Z, A = Z + N, где A – массовое число, Z – заряд ядра (равен числу протонов), N – число нейтронов в ядре. Массовое число и заряд ядра атомов записываются рядом с символом химического элемента. Слева вверху – массовое число, внизу – заряд. Например:  2010Ne или 4018Ar и т.д. Можно проще: Атом состоит из атомного ядра и электронной оболочки.  Ядро атома состоит из протонов (p+) и нейтронов (n0). У большинства атомов водорода ядро состоит из одного протона. Число протонов N(p+) равно заряду ядра (Z) и порядковому номеру элемента в естественном ряду элементов (и в периодической системе элементов). N(p+) = Z Сумма числа нейтронов N(n0), обозначаемого просто буквой N, и числа протонов Zназывается массовым числом и обозначается буквой А. A = Z + N Электронная оболочка атома состоит из движущихся вокруг ядра электронов (е-). Число электронов N(e-) в электронной оболочке нейтрального атома равно числу протонов Z в его ядре. Масса протона примерно равна массе нейтрона и в 1840 раз больше массы электрона, поэтому масса атома практически равна массе ядра.  Форма атома - сферическая. Радиус ядра примерно в 100000 раз меньше радиуса атома. Химический элемент - вид атомов (совокупность атомов) с одинаковым зарядом ядра (с одинаковым числом протонов в ядре). Изотоп - совокупность атомов одного элемента с одинаковым числом нейтронов в ядре (или вид атомов с одинаковым числом протонов и одинаковым числом нейтронов в ядре). Разные изотопы отличаются друг от друга числом нейтронов в ядрах их атомов. Обозначение отдельного атома или изотопа:  (Э - символ элемента), например: .
1.                  Понимать, что такое изотопы. 2.                  Уметь приводить примеры изотопов некоторых химических элементов, правильно указывая их массовые числа и заряды.	Таблица 3 Примеры некоторых нуклидов Изотопы Изобары Изотоны Нуклиды Z A N Нуклиды Z A N Нуклиды Z A N 2010Ne 10 20 10 4018Ar 18 40 22 146C 6 14 8 2110Ne 10 21 11 4019K 19 40 21 157N 7 15 8 2210Ne 10 22 12 4020Ca 20 40 20 168O 8 16 8 23492U 92 234 142 23490Th 90 234 144 22888Ra 88 228 140 23592U 92 235 143 23492U 92 234 142 23090Th 90 230 140 8. Изотопы – нуклиды с одинаковым Z, но различными А и N. Например, химический элемент водород (т.е. разновидность атомов с одинаковым зарядом ядра, равным +1) в природе существует в виде  (протий),  (дейтерий, ),  (тритий, ). Искусственно получен , отличающийся числом нейтронов и массовым числом (N и А), т. е. известны четыре изотопа водорода. Изобары – нуклиды с одинаковым А, но различными Z и N. Изотоны – нуклиды с одинаковым N, но различными Z и A.
5.      Вспомнить порядок составления электронных схем атомов. Тренировочные упражнения по их составлению
1.      Уметь составлять электронные схемы элементов 1-4 периодов.	Электроны имеют отрицательный заряд –1, а масса их ничтожна: 1/1840 от массы протона. Отрицательно заряженные электроны отталкиваются друг от друга и находятся на разных расстояниях от ядра. При этом электроны, имеющие приблизительно равный запас энергии, находятся на приблизительно равном расстоянии от ядра и образуют энергетический уровень. Число энергетических уровней в атоме равно номеру периода, в котором находится химический элемент. Энергетические уровни условно обозначают так (например, для Al): На каждом энергетическом уровне может находиться ограниченное число электронов: • на первом – не более двух электронов; • на втором – не более восьми электронов; • на третьем – не более восемнадцати электронов. Эти числа показывают, что, например, на втором энергетическом уровне может находиться 2, 5 или 7 электронов, но не может быть 9 или 12 электронов. Важно знать, что независимо от номера энергетического уровня на внешнем уровне (последнем) не может быть больше восьми электронов. Внешний восьмиэлектронный энергетический уровень является наиболее устойчивым и называется завершенным. Такие энергетические уровни имеются у самых неактивных элементов – благородных газов. Как определить число электронов на внешнем уровне остальных атомов? Для этого существует простое правило: число внешних электронов равно: • для элементов главных подгрупп – номеру группы; • для элементов побочных подгрупп оно не может быть больше двух. Очень важно правильно определять число внешних электронов, т.к. именно с ними связаны важнейшие свойства атома. Так, в химических реакциях атомы стремятся приобрести устойчивый, завершенный внешний уровень (8е). Поэтому атомы, на внешнем уровне которых мало электронов, предпочитают их отдать. Химические элементы, атомы которых способны только отдавать электроны, называют металлами. Очевидно, что на внешнем уровне атома металла должно быть мало электронов: 1, 2, 3. Если на внешнем энергетическом уровне атома много электронов, то такие атомы стремятся принять электроны до завершения внешнего энергетического уровня, т. е. до восьми электронов. Такие элементы называют неметаллами. Для того, чтобы составить распределение электронов по остальным уровням и подуровням, следует воспользоваться следующим а л г о р и т м о м. 1. Определить общее число электронов в атоме (по порядковому номеру). 2. Определить число энергетических уровней (по номеру периода). 3. Определить число внешних электронов (по виду подгруппы и номеру группы). 4. Указать число электронов на всех уровнях, кроме предпоследнего. 5. Рассчитать число электронов на предпоследнем уровне.
Домашнее задание
1.      Рассчитайте, каковы массы (в граммах) одной молекулы брома, двух атомов кальция, трёх молекул воды. 2.      Сколько атомов водорода содержится в трёх молекулах аммиака? 3.      Выполните упражнения после параграфа №1 (стр.6)  Полезные ссылки: Состав и строение атома История развития взглядов на строение атомов Строение атома Атом и его строение Строение атома и Периодический закон Электронный учебник Электронный учебник по химии 8-9 Самоучитель по химии Схемы строения атомов Флеш-анимация: схема строения атома Примеры решения задач в электронном учебнике Сайт о химии Моль.  Молярная масса.