Виртуальная лаборатория «Собери атом» — химия 7 класс

Интерактивная виртуальная лаборатория по химии для 7 класса «Собери атом» помогает понять строение атома и увидеть, как изменение числа протонов, нейтронов и электронов влияет на химический элемент, изотоп и заряд частицы.

В симуляторе можно самостоятельно собирать атомы первых 20 химических элементов, выполнять лабораторные миссии и проверять знания в практикуме.

Собери атом — химия, 7 класс

Что изучает виртуальная лаборатория

Симулятор помогает разобраться в основных понятиях строения атома:

протон;
нейтрон;
электрон;
атомное ядро;
электронная оболочка;
порядковый номер;
массовое число;
нейтральный атом;
положительный и отрицательный ион;
изотоп;
распределение электронов по оболочкам.

Ключевая идея модели: химический элемент определяется числом протонов, изменение числа нейтронов приводит к образованию другого изотопа, а изменение числа электронов меняет заряд частицы.

Протоны, нейтроны и электроны

В интерактивной модели учащийся самостоятельно добавляет или удаляет три вида частиц.

Протоны

Протоны находятся в ядре и имеют положительный заряд.

Именно число протонов определяет, какому химическому элементу принадлежит атом.

Нейтроны

Нейтроны также входят в состав ядра, но не имеют электрического заряда.

Изменение числа нейтронов не меняет химический элемент, но изменяет его изотоп.

Электроны

Электроны имеют отрицательный заряд и распределяются по электронным оболочкам.

Изменение числа электронов приводит к образованию ионов.

Порядковый номер элемента

В лаборатории используется основная связь:

Z = p

где:

Z — порядковый номер;
p — число протонов.

Например, если в ядре 8 протонов, это атом кислорода. Если 11 протонов — натрий.

Массовое число

Массовое число рассчитывается по формуле:

A = p + n

где:

A — массовое число;
p — число протонов;
n — число нейтронов.

Например, атом с 8 протонами и 10 нейтронами имеет массовое число 18.

Заряд частицы

Заряд определяется соотношением количества протонов и электронов:

заряд = p − e

Если число протонов равно числу электронов, атом нейтрален.

Если электронов меньше — образуется положительный ион.

Если электронов больше — отрицательный ион.

Режим «Конструктор»

В первом режиме учащийся выбирает один из первых 20 химических элементов и собирает его атом.

В симуляторе представлены:

H — водород;
He — гелий;
Li — литий;
Be — бериллий;
B — бор;
C — углерод;
N — азот;
O — кислород;
F — фтор;
Ne — неон;
Na — натрий;
Mg — магний;
Al — алюминий;
Si — кремний;
P — фосфор;
S — сера;
Cl — хлор;
Ar — аргон;
K — калий;
Ca — кальций.

Задача — правильно подобрать число протонов, нейтронов и электронов.

Паспорт частицы

Во время сборки система автоматически показывает характеристики созданной частицы:

название элемента;
химический символ;
порядковый номер Z;
массовое число A;
заряд;
тип частицы;
распределение электронов по оболочкам.

Это позволяет сразу увидеть, как каждое изменение влияет на строение атома.

Электронные оболочки

Для первых 20 элементов используется упрощённая школьная модель распределения электронов:

2–8–8–2

Например, для натрия с 11 электронами распределение выглядит так:

2–8–1

Важно учитывать, что такая схема является учебным упрощением. Электронные оболочки в визуализации также показаны условно, а не как реальные траектории электронов.

Режим «Миссии»

Во втором режиме необходимо самостоятельно собирать заданные атомы, изотопы и ионы.

В лаборатории предусмотрено несколько миссий:

нейтральный углерод-12;
нейтральный кислород-16;
ион натрия Na⁺;
ион хлора Cl⁻;
изотоп кислород-18;
ион кальция Ca²⁺.

Каждое задание содержит краткое условие, по которому необходимо определить правильное количество частиц.

Пример: ион натрия Na⁺

Для натрия:

Z = 11

Следовательно, в ядре должно быть 11 протонов.

В модели используется натрий-23:

23 = 11 + 12

поэтому требуется 12 нейтронов.

Положительный заряд +1 означает, что электронов на один меньше, чем протонов:

11 p⁺, 12 n⁰, 10 e⁻.

Изотопы

Симулятор помогает наглядно увидеть различие между атомом и его изотопом.

Например:

кислород-16:
8 протонов + 8 нейтронов

кислород-18:
8 протонов + 10 нейтронов

Число протонов остаётся одинаковым, поэтому это один химический элемент. Меняется только число нейтронов и массовое число.

Ионы

Отдельные миссии посвящены образованию ионов.

Например:

Na⁺ — атом натрия потерял электрон.

Cl⁻ — атом хлора присоединил электрон.

Ca²⁺ — атом кальция потерял два электрона.

Система баллов в миссиях

За правильно выполненную миссию начисляются баллы.

Чем меньше попыток требуется для правильной сборки, тем выше результат.

По завершении отображаются:

общий балл;
количество попыток;
результат каждой миссии;
итоговая оценка выполнения.

Учащийся также может указать Ф.И.О. и сформулировать собственный вывод.

Режим «Практикум»

Третий режим содержит 7 вопросов по строению атома.

Проверяются знания о:

роли протонов;
массовом числе;
нейтральных атомах;
заряде ионов;
изотопах;
электронных оболочках;
образовании отрицательных ионов.

Примеры заданий практикума

Учащемуся необходимо определить:

какая частица определяет химический элемент;
массовое число по числу протонов и нейтронов;
количество электронов в нейтральном атоме;
заряд частицы;
чем отличаются изотопы;
распределение электронов натрия;
что происходит при присоединении электрона.

После каждого ответа появляется краткое объяснение.

Результаты работы

После выполнения миссий или практикума можно:

увидеть итоговый балл;
посмотреть результат каждого задания;
указать Ф.И.О.;
написать вывод;
скачать отчёт в TXT;
распечатать результат;
сохранить его в PDF;
пройти задания повторно.

Для учителя

Виртуальную лабораторию можно использовать при изучении тем:

строение атома;
состав атомного ядра;
протоны, нейтроны и электроны;
химический элемент;
порядковый номер;
массовое число;
изотопы;
ионы;
электронные оболочки.

Она подходит для:

объяснения нового материала;
демонстрации на интерактивной доске;
закрепления;
индивидуальной работы;
самостоятельной тренировки;
повторения;
формативной проверки понимания.

Границы учебной модели

Визуализация является упрощённой учебной моделью.

Необходимо учитывать:

электронные оболочки показаны условно;
изображённые орбиты не являются реальными траекториями электронов;
размеры ядра и расстояния внутри атома не соблюдены в масштабе;
схема 2–8–8–2 используется как школьное упрощение для первых 20 элементов.

Почему интерактивная модель полезна

Строение атома сложно представить только по рисунку в учебнике.

В симуляторе учащийся видит непосредственную связь:

протоны → химический элемент

протоны + нейтроны → массовое число

протоны − электроны → заряд

изменение нейтронов → изотоп

изменение электронов → ион

Так абстрактные понятия превращаются в понятную систему взаимосвязей.

Запустите виртуальную лабораторию

Выберите химический элемент, добавляйте протоны, нейтроны и электроны, соберите правильный атом, выполните миссии и проверьте знания в практикуме.

Химия • 7 класс • Собери атом • строение атома • протоны • нейтроны • электроны • изотопы • ионы • электронные оболочки • виртуальная лаборатория • Class-KZ

Виртуальная лаборатория по химии 7 класс — «Собери атом» | Class-KZ