Dane INFORMACYJNE: Gimnazjum nr 20 im Królowej Jadwigi w Bydgoszczy ID grupy: 96/87_MP_G2 Kompetencja: matematyczno-przyrodnicza Temat projektowy: Cząsteczkowa budowa materii Semestr I. Rok szkolny 2009/2010

Ziarnista budowa materii Wszystko co nas otacza zbudowane jest z drobin. Dowodem na potwierdzenie tej tezy jest zjawisko dyfuzji czyli samorzutnego przemieszczania się drobin jednej substancji w drugiej. Wykonaliśmy następujące doświadczenia: Dyfuzja cieczy w cieczy, Dyfuzja cieczy w ciele stałym, Dyfuzja ciała stałego w cieczy.

Dyfuzja cieczy w cieczy W celu wykonania tego doświadczenia przygotowaliśmy kolbę z wodą do której wkropiliśmy parę kropel atramentu. Obserwowaliśmy zachodzące zmiany które rejestrowaliśmy aparatem fotograficznym. W czasie doświadczenia można zaobserwować powolne rozprzestrzenianie się atramentu w wodzie, co jest dowodem nieciągłej budowy cieczy – drobiny atramentu wnikają pomiędzy drobiny wody.

Dyfuzja cieczy w ciele stałym Aby wykonać to doświadczenie przygotowaliśmy kolbę z wodą i kredą. Zachodzące zmiany rejestrowaliśmy aparatem fotograficznym. Woda powoli wnikała w głąb kredy co jest dowodem, że zarówno woda jak i kreda to substancje zbudowane z drobin.

Dyfuzja ciała stałego w cieczy W celu przeprowadzenia tego doświadczenia do kolby wlano wodę a następnie wrzucono odrobinę kryształków nadmanganianu (VI) potasu. Po niedługim czasie można było zaobserwować jak kryształki rozpuszczają się i przenikają wgłąb drobin wody. Wszelkie obserwacje uwieczniliśmy na zdjęciach.

Rozwój wiedzy na temat budowy atomu Słowo atom pochodzi z języka greckiego. W języku greckim słowo „atomos” oznacza niepodzielny. Pierwsze wzmianki o atomistycznej budowie materii pochodzą ze starożytnej Grecji z IV wieku p.n.e.

Rozwój wiedzy na temat budowy atomu Starożytni przypisywali stworzenie teorii atomistycznej Leukipposowi, żyjącemu w V w. p.n.e filozofowi greckiemu. Leucypowi z Miletu. Jego teoria budowy materii, głosi, że materia zbudowana jest z małych, niepodzielnych cząstek (atomów) otoczonych próżnią i różniących się między sobą kształtem, położeniem i porządkiem. Atomy obdarzone są odwiecznym ruchem, popychając się i łącząc w znane nam rzeczy. Myśl Leukipposa kontynuował jego uczeń Demokryt z Abdery. Leukippos Leucyp z Miletu

Rozwój wiedzy na temat budowy atomu Teorię atomistyczną Lekipposa rozbudował, uzupełnił i stosował w rozwiązywaniu wszelkich zagadnień naukowych jego uczeń i przyjaciel Demokryt. Według Demokryta byt sam w sobie nie jest jednością w spoczynku, ale ilością cząsteczek, pozostającą w ciągłym ruchu. Jest to wielość drobnych niepodzielnych cząsteczek zwanych atomami. Są to najmniejsze cząsteczki jakie istnieją w przyrodzie, są niepodzielne. Mają one różny kształt i wirują w pustej przestrzeni - w próżni. Z ich połączeń i różnych kombinacji powstają poszczególne ciała i światy, których istnieje nieskończenie wiele. Źródło: http://pl.wikipedia.org/wiki/Demokryt Demokryt z Abdery ok. 460 p.n.e. -. ok. 370 p.n.e.

Rozwój wiedzy na temat budowy atomu Dalton na początku XIX w. zrewolucjonizował naukę, ogłaszając teorię atomistyczną budowy materii opublikowaną w roku 1808. Teoria atomistyczna Daltona Materia złożona jest z niewidzialnych atomów Wszystkie atomy jednego pierwiastka mają identyczną masę i pozostałe właściwości Każdy pierwiastek zbudowany jest z niepowtarzalnych atomów, różniących się od innych masą Atomy są niezniszczalne i nie podlegają przemianom podczas reakcji chemicznych, zmienia się tylko ich wzajemne ułożenie i powiązanie Cząsteczka związku chemicznego składa się ze skończonej i niewielkiej liczby atomów różnych pierwiastków Źródło: http://pl.wikipedia.org/wiki/John_Dalton John Dalton 6 września 1766 r. - 27 lipca 1844.

Rozwój wiedzy na temat budowy atomu Sir Joseph John Thomson (18 grudzień 1856 – 30 sierpień 1940) Podczas badań wyładowań elektrycznych w gazach rozrzedzonych, sir Joseph J. Thomson w 1897 roku odkrył istnienie elektronu. Po tym odkryciu uczony jako rodowity anglik zaproponował tzw. model puddingu śliwkowego (pudding jest typową angielską potrawą). Według tego modelu pudding to dodatnio naładowana przestrzeń w której zanurzone są ujemnie naładowane śliwki – elektrony.

Rozwój wiedzy na temat budowy atomu Antonie H. Becquerela (1852–1908) Dalszy rozwój wiedzy o budowie materii wiąże się z odkryciem promieniotwórczości naturalnej przez Antoine'a H. Becquerela, który stwierdził, że atomy niektórych pierwiastków chemicznych rozpadają się samorzutnie, emitując przy tym trzy rodzaje promieniowania : alfa, beta i gama.

Rozwój wiedzy na temat budowy atomu Maria Curie – Skłodowska (7 listopada 1867 - 4 lipca1934 r.) Piotr Curie (15 maja1859r. - 19 kwietnia 1906r.) Prace Marii Skłodowskiej-Curie i jej męża Pierre'a Curie, przyczyniły się do rozwoju wiedzy o budowie materii. Ich odkrycia wykazały, że atomy mają budowę złożoną. Termin "promieniotwórczość" pierwsza wprowadziła Maria Skłodowska-Curie.

Rozwój wiedzy na temat budowy atomu Ernest Rutherford (30 sierpnia 1871r. - 19 października 1937 r. ) W 1908 roku Rutherford zaprojektował doświadczenie z rozpraszaniem cząstek α na atomach cienkiej złotej folii. Okazało się, że tylko 1 cząstka a na 8000 odbijała się od folii. Reszta przechodziła jak nóż przez masło. Na podstawie wyników tego eksperymentu Rutherford stwierdził, że prawie cała masa atomu i cały dodatni ładunek skupiony jest w małym jądrze atomowym. Był rok 1911. Interpretacja eksperymentu była trafna i jest on uważany za odkrywcę jądra atomowego. Później Rutherford konstruuje nowy model planetarny atomu. Tak więc według Rutherforda, w centrum sferycznego atomu, niczym Słońce w centrum Układu Słonecznego, tkwi jądro atomowe. Dookoła niego krążą elektrony.

Rozwój wiedzy na temat budowy atomu Niels D. H. Bohr ((7 października1885r. - 18 listopada1962r.) Pomiędzy teorią Rutherforda a faktami doświadczalnymi istniały pewne rozbieżności. Próbując je wytłumaczyć Niels Bohr ogłosił w 1913 roku teorię mówiącą o tym, że elektron krąży po orbicie stacjonarnej wokół jądra nie zmieniając swojej energii. Przeskok z orbity stacjonarnej na inną powoduje pobieranie lub oddawanie energii zwanej kwantem. Prace naukowe Nielsa Bohra przyczyniły się do zrozumienia budowy atomu oraz rozwoju mechaniki kwantowej.

Rozwój wiedzy na temat budowy atomu James Chadwick (20 października 1891r. - 24 lipca 1974r.) W 1932 dokonał fundamentalnego odkrycia w dziedzinie fizyki nuklearnej, na podstawie eksperymentów odkrył i opisał nową cząstkę w jądrze atomu, która została nazwana neutronem. Tę cząstkę odkrył bombardując cząstkami alfa jądro berylu. Za swoje epokowe odkrycie otrzymał w 1935 Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki.

Rozwój wiedzy na temat budowy atomu II połowa XX wieku Odkrycie cząstek podstawowych: Mionów, Barionów Kwarków Hadronów

Rodzaje wiązań Atomy łączą się ze sobą w cząsteczki. Mogą być to cząsteczki atomu lub cząsteczki związku chemicznego. W łączeniu się atomów w cząsteczki biorą udział elektrony walencyjne (elektrony na ostatniej powłoce). Istnieją trzy rodzaje wiązań chemicznych: Wiązanie atomowe niespolaryzowane, Wiązanie atomowe spolaryzowane, Wiązanie jonowe.

Wiązanie atomowe niespolaryzowane H To wiązanie, które powstaje pomiędzy dwoma takimi samymi niemetalami. Polega ono na tym, że elektrony walencyjne dwóch takich samych atomów tworzą wspólną parę elektronową. H

Wiązanie atomowe niespolaryzowane W sposób troszeczkę inny wiązania w cząsteczce wodoru przedstawili dwaj uczestnicy projektu „Rozwój przez kompetencje. Każdy z uczniów był atomem wodoru. Wartościowość atomu wodoru to ręce, którymi atomy wzajemnie się „trzymają”. Wodór jest jednowartościowy, więc każdy z nich ma tylko jedną ”rękę „ uczestniczącą w wiązaniu.

Wiązanie atomowe spolaryzowane Wiązanie to powstaje pomiędzy dwoma niemetalami. Powstaje wspólna para elektronowa, która jest przesunięta w stronę atomu bardziej elektroujemnego (posiadającego więcej elektronów walencyjnych) Przykładem takiej cząsteczki może być cząsteczka tlenku węgla (IV) C O

Wiązanie atomowe spolaryzowane Uczniowie przedstawili cząsteczkę tlenku węgla (IV). Wartościowość atomu w danym związku to ręce, którymi atomy wzajemnie się „trzymają”. Dwóch uczniów było atomami tlenu (w białych koszulkach), jedna uczennica była „węglem” w czarnej koszulce.

Wiązanie atomowe spolaryzowane Na zdjęciu obok dziewczęta przedstawiają następny przykład związku o wiązaniu atomowym spolaryzowanym jest to: tlenek siarki (VI), Sześciowartościowa siarka to dziewczynka w żółtej bluzce z 6 rękami, naturalnie dziewczynki w białych bluzkach to dwuwartościowe tleny.

Wiązanie atomowe spolaryzowane A tu przykład następnego związku o wiązaniu atomowym spolaryzowanym – tlenek siarki (IV). Dziewczynka w żółtej bluzce to czterowartościowa siarka, natomiast dziewczynki w białych bluzkach to tradycyjnie dwuwartościowe tleny.

Na Na+ Wiązanie jonowe Cl Cl- To wiązanie, które powstaje pomiędzy metalem i niemetalem. Polega ono na tym, że metal oddaje elektrony niemetalowi. Wynikiem tego wiązania jest powstanie jonów : dodatnich (kationów) metalu, ujemnych (anionów) niemetalu. Na+ Cl-

Wiązanie jonowe Ca Cząsteczka tlenku wapnia to również przykład cząsteczki z wiązaniem jonowym. Powstaje ona pomiędzy dwuwartościowym metalem – wapniem i dwuwartościowyn niemetalem- tlenem. O Ca+2 O-2

Zobaczyć niewidzialne - Budowa materii a mikroskop Rozmiary omawianych cząsteczek i atomów są tak małe, że nie są widoczne gołym okiem. Można je zobaczyć pod mikroskopem elektronowym. Zasady pracy mikroskopu elektronowego można poznać udając się z wizytą na Wydział Fizyki Uniwersytetu Kazimierza Wielkiego w Bydgoszczy.

Zobaczyć niewidzialne - Budowa materii a mikroskop Podczas zajęć w Centrum Edukacji Ekologicznej w Myślęcinku można natomiast zobaczyć pod mikroskopem może nie atomy czy cząsteczki ale np. spreperowaną skórkę cebuli czy własny włos…

Cząsteczkowa budowa materii – zabawy z atomami Znając założenia atomistycznej budowy materii, wiedząc, że każdy atom składa się z jądra w którym znajdują się dodatnio naładowane protony i obojętne neutrony wokół którego na orbitach krążą ujemnie naładowane elektrony możemy zbudować model każdego atomu.

Cząsteczkowa budowa materii – zabawy z atomami Elektrony - ujemnie naładowane cząstki elementarne.

Cząsteczkowa budowa materii – zabawy z atomami Protony – dodatnio naładowane cząstki elementarne.

Cząsteczkowa budowa materii – zabawy z atomami Neutrony – obojętne cząstki elementarne.

Cząsteczkowa budowa materii – zabawy z atomami Orbity elektronowe.

Atom boru

Atom magnezu

Atom tlenu

Atom Boru

Dziękujemy!