Изучение атома водорода

Автор: Светлана Анатольевна Головина

Организация: МБОУ СОШ №111

Населенный пункт: Новосибирская область, г. Новосибирск

 Карточка по изучению биогенных элементов на примере водорода в 8 классе

На уровне атома

1,По нахождению

(Вселенная, Земная кора, Биосфера)

2.Свойства

 

Частные выводы

Общий вывод

 

 

Опорная схема, рисунок,

Мини-сочинение

Водород Н

Пояснения: использовать и сопоставить разные источники информации: энциклопедии, интернет и т.д (самостоятельная ,групповая работа)

 

Дать полную характеристику атома: порядковый номер, заряд ядра, период, группа, серия металл, неметалл, электронное строение, основное состояние атома

 

 

 

 

 

Пояснения: Уметь пользоваться ПСХЭ

Если n=1-основное стационарное состояние атома

Если n>1-возбуждённое состояние атома

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В.Пояснение сделать любое сравнение. К примеру, рассмотреть электронную оболочку атома кислорода.

1.По нахождению

 

 

2.По свойствам

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

А.Дописать предложение. Для того, чтобы атом мог излучать э-м волны, ему нужно … энергию.

Б.Найти радиус атома водорода (нм,записать в м),сравнить радиус атома водорода с радиусами других атомов,записать, и сделать вывод

 

В.В чём причина такого радиуса?

 

Изотопы водорода(находят определение, выбирают ключевые слова: разновидности атомов одного х.э

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Водородная связь(ключевые слова между атомом водорода и….)

 

Пояснение Изучить приложение №2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Примечание

в биосфере выделить организмы, несущие водородные cвязи.  Что скажите про вирусы? Что это за вещества: органические ,неорганические?

Пояснение: Какие свойства атома переносим, всё или частично?

Когда отличаются изотопы по свойствам?

Пояснение. Известны изотопы у большинства химических элементов, есть они и у водорода, использую учебник стр52,  выпишите их с названиями.

 

 

 

 

 

 

 

Примеры веществ с межмолекулярной и внутримолекулярной водородной связью

(презентация, обсуждение)

Подумайте и ответьте, какие процессы могут быть в основе их получения? Опираемся на понятия протоны, нейтроны, нуклоны.

Прочитав научный текст, запишите схемы этих реакций (см.Приложение 1)

 

 

 

 

 

 

 

1.По нахождению

 

 

2.По свойствам

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Значение

водородной связи в жизни живых организмов

 

Примечание. В девятом классе изучение водорода продолжается на молекулярном уровне и на уровне протона водорода по тем же делениям - по нахождению в природе и по свойствам.

 

Приложение 1

Почему в природе ядра изначально содержат два или более протонов? Каждый протон имеет положительный заряд, а когда расстояние между положительными зарядами настолько мало, что соизмеримо с пространством, окружающим ядро, они сильно отталкиваются друг от друга. Отталкивание одноименных зарядов подобно отталкиванию, возникающему между северными полюсами двух магнитов, когда их пытаются неправильно соединить. Должно быть нечто, преодолевающее это отталкивание, иначе существовали бы только атомы водорода. К счастью, мы видим, что это не так.

Существует сила другого типа, которая воздействует на протон. Это ядерная сила. Благодаря тому, что она очень велика, частицы крепко удерживаются практически друг на друге. Кроме того, существует второй тип тяжелых частиц, которые отличаются от протона только тем, что не имеют ни положительного, ни отрицательного заряда. Они не отталкиваются положительным зарядом протона. Эти частицы называются «нейтронами», так как являются электрически нейтральными. Особенностью является то, что неизменное состояние частиц возможно только внутри ядра. Когда частица оказывается вне ядра, в течение около 10 минут она превращается в протон, электрон и очень легкий анти­нейтрино. Однако внутри ядра она может оставаться неизменной сколь угодно долго. Как бы то ни было, нейтрон и протон очень сильно притягиваются друг к другу. Приблизившись на достаточное расстояние, они соединяются, образуя очень прочную пару, так называемый дейтрон, который обозначается D+. Одиночный дейтрон, соединяясь с одиночным электроном, образует атом тяжелого водорода, или дейтерия, обозначаемого D.

Вторая ядерная реакция происходит, когда взаимодействуют два дейтрона. Когда заставляют взаимодействовать два дейтрона, они соединяются, образуя частицу, имеющую двойной заряд. Группировка из двух протонов и двух нейтронов даже более устойчива, чем группировка протон- нейтрон в дейтроне. Новая частица, нейтрализованная 2 электронами, становится ядром атома гелия, который обозначается Не. В природе существуют и большие группировки, которые являются ядрами углерода, азота, кислорода, железа и других атомов. Существование всех этих группировок возможно благодаря ядерной силе, которая возникает между  частицами, когда они взаимодействуют друг с другом или делят между собой общий объем пространства, равный размеру ядра.

http://zaryad.com/

 

Приложение 2

Изотопы водорода

Известно несколько изотопов водорода: дейтерий (2H) с одним протоном и одним нейтроном в ядре, тритий (3H) с одним протоном и двумя нейтронами очень неустойчивые тяжелые изотопы 4H, 5H, 6H и 7H. Ядра протия и дейтерия стабильны, а ядра трития подвергаются бета-распаду:

3H1 = 3He2 + ê (T1/2 = 12,33 г.)

Предполагают, что эта реакция является главным источником изотопа гелия-3 в атмосфере. https://himgdz.ru/vodorod/izotopi-vodoroda/

Время жизни атомов остальных изотопов составляет ничтожные доли секунды.

Протий и дейтерий являются стабильными изотопами с массовыми числами 1 и 2. Содержание их в природе следовательно составляет 99,9885 ± 0,0070 % и 0,0115 ± 0,0070 %. Это соотношение может незначительно меняться исходя из источника и способа получения водорода.

Таблица изотопов водорода

Символ
нуклида

Z(p)

N(n)

Масса изотопа[1]
(а. е. м.)

Период
полураспада
[2]
(T1/2)

Моды распада

Спин и чётность
ядра[2]

Энергия возбуждения (кэВ)

1H

1

0

1,00782503207±(10)

стабилен (>6,6×1033 лет)

 

12+

2H

1

1

2,0141017778±(4)

стабилен

 

1+

3H

1

2

3,0160492777±(25)

12,32±(2) лет

β-

12+

4H

1

3

4,02781±(11)

1,39±(10)×10−22 с
[4,6±(9) МэВ]

n

2

5H

1

4

5,03531±(11)

>9,1×10−22 с ?

n

(12+)

6H

1

5

6,04494±(28)

2,90±(70)×10−22 с
[1,6±(4) МэВ]

3n, 4n

2#

7H

1

6

7,05275±(108)#

2,3±(6)×10−23 с#
[20±(5) МэВ]#

 

12+#

 

Приложение 3

Наше Солнце по меньшей мере наполовину состоит из водорода. Всего на Солнце обнаружено 69 химических элементов, но водород — преобладает. Его в 5,1 раза больше, чем гелия, и в 10 тыс. раз (не по весу, а по числу атомов) больше, чем всех металлов, вместе взятых. Этот водород расходуется не только на производство энергии. В ходе термоядерных процессов из него образуются новые химические элементы, а ускоренные протоны выбрасываются в околосолнечное пространство.

Последнее явление, получившее название «солнечного ветра», было открыто сравнительно недавно во время исследования космического пространства с помощью искусственных спутников. Оказалось, что особенно сильные порывы этого «ветра» возникают во время хромосферных вспышек. Достигнув Земли, поток протонов, захваченный ее магнитным полем, вызывает полярные сияния и нарушает радиосвязь, а для космонавтов «солнечный ветер» представляет серьезную опасность. Но только ли этим ограничивается воздействие на Землю потока ядер солнечного водорода? По-видимому, нет. Во-первых, виток протонов рождает вторичное космическое излучение, достигающее поверхности Земли; во-вторых, магнитные бури могут влиять на процессы жизнедеятельности; в-третьих, захваченные магнитным полем Земли ядра водорода не могут не сказываться на ее массообмене с космосом.

Судите сами: сейчас в земной коре из каждых 100 атомов 17 —это атомы водорода. Но свободного водорода на Земле практически не существует: он входит в состав годы минералов, угля, нефти, живых существ… Только вулканические газы иногда содержат немного водорода, который в результате диффузии рассеивается в атмосфере. А так как средняя скорость теплового движения молекул водорода из-за их малой массы очень велика — она близка ко второй космической скорости,— то из слоев атмосферы эти молекулы улетают в космическое пространство.

Но если Земля теряет водород, то почему она не может его получать от того же Солнца? Раз «солнечный ветер» — это ядра водорода, которые захватываются магнитным полем Земли, то почему бы им на ней не остаться? Ведь в атмосфере Земли есть кислород; реагируя с залетевшими ядрами водорода, он свяжет их, и космический водород рано или поздно выпадет на поверхность планеты в виде обыкновенного дождя. Более того, расчет показывает, что масса водорода, содержащегося в воде всех земных океанов, морей, озер и рек, точно равна массе протонов, занесенных «солнечным ветром» за всю историю Земли. Что это — простое совпадение?

 

https://znaesh--kak-com.turbopages.org/znaesh-kak.com/s/x/li/h/водород во вселенной


Приложения:
  1. file0.doc.. 66,0 КБ
Опубликовано: 28.11.2021