Цитата: Код: [img][url][c][/c][/url][/img] Как построить модель атома. Тему в DXDY «Движение электрона в атоме» за год просмотрели около 2400 гостей и участников форума. Создается впечатление, что те-ма представляет некоторый интерес. Для наглядности предлагается схема конструкции механической модели одноэлектронного атома не в качестве утверждения, а как повод к размышлению. Конструкция модели. Рис.1. Предлагается принципиальная схема конструкции квантово-механической модели с движущимся электроном в атомной оболочке и с вращением плос-кости орбиты одновременно вокруг трех пространственных осей (см. Рис 1). 3. Механизм привода во вращение модели. 4. Электрическая цепь питания электрических лампочек, образующих при вращении плоскости орбиты «бегущий огонь». Ядро атома (1) представляет шарик, расположенный в одном из фокусов эллиптической орбиты (2) электрона на жесткой оси (3). На одной из ветвей эллиптической орбиты установлены электрические лампочки (4). Пределы электронной оболочки на схеме обозначены пунктирными концентрическими окружностями. Механизм привода во вращение плоскости орбиты состоит из следующих деталей:  -В стойках (12) имеются отверстия для полуосей (13) рамки (14). -На угловом соединении Диска (11) и одной из стоек (12) установлены два направляющих ролика (15) пассиковой передачи вращения. На этой же стойке с внутренней стороны жестко установлен шкив (16) пассиковой передачи вра-щения. На второй стойке с внутренней стороны установлен второй коллектор (17) электропередачи.  На одном конце оси (3) (справа на рисунке) за пределами рамки жестко установлен шкив (19) второй пассиковой передачи вращения. Второй конец оси (3) свободно проходит через противоположную стенку рамки. На внутренней стороне рамки, обращенной в сторону шкива (19), установлен электроколлектор (20). На стойке (12 на рисунке внизу) жест-ко установлен шкив (16) второй пассиковой передачи. На второй стойке (12 на рисунке вверху) на внутренней стороне установлен второй коллектор (17) электропередачи.-На орбите (2) в наиболее удаленной точке от ядра атома установлены то-косъемные щетки коллектора (20) жестко связанные с осью орбиты(2). -Для передачи вращения модели атома от шкива (16) к шкиву (19) на углу рамки установлено два направляющего ролика (21). -Электрические лампочки (4) при вращении модели атома загораются поочередно и образуют «бегущий огонь» по орбите электрона, что оз-начает след излучающего (светящегося) электрона.  Схема электропитания. Коллектор 10 Коллектор17 Коллектор 20 В предлагаемой модели установлено 7 лампочек. Меньшее количест-во лампочек не обеспечивает непрерывность «бегущего огня». На вос-ходящей ветви орбиты лампочки не загораются, это означает, что элек-трон находится в режиме поглощения.  Сборка модели. Предлагаемая модель собрана в коробке 300×300 мм. Орбита изготовлена и вытянута в эллипс из полоски пластиковой бу-тылки диаметром около 70мм. (Можно склеить соответствующее коль-цо из ленточки). На одной половине эллипса вмонтированы лампочки карманного фонаря в количестве 7 штук. Через эллипс (орбиту) пропу-щена большая ось из проволоки диаметром 5мм с некоторым запасом длины. На проволоке должна быть нарезана резьба М5, М4, она потре-буется для изменения эксцентриситета эллипса при помощи гайки внут-ри орбиты. В одном из фокусов орбиты расположен шарик, по возмож-ности блестящий. Изготовленную модель разместить в квадратной рамке из оргстекла. Размер ее должен обеспечить свободное вращение модели внутри нее. Относительно рамки уже изготавливаются и осталь-ные детали.  Если есть условия вместо дерева применить металл, то это еще луч-ше и надежнее. Работа модели. Вращением приводной ручки приводится во вращение диск 11.При вращении диска 11 пассик первой передачи вращения обкатывается во-круг шкива 6 и через ролики 15 приводит во вращение шкив 18 и рамку вокруг полуосей. При вращении рамки пассик второй передачи враще-ния обкатывается вокруг шкива 16 и через ролики 21 приводит во вра-щение шкив 19. Шкив 19 приводит во вращение плоскость орбиты элек-трона вокруг большой оси эллипса. Таким образом, достигается одно-временное вращение плоскости орбиты вокруг трех пространственных осей. Электрические лампочки загораются поочередно по нисхо-дящей ветви орбиты, что соответствует режиму излучения электрона. Рис.3. Рис.4. Рис.5. Рис.6. На Рис 3 ― 6 представлены некоторые фотографии модели. Следует отметить, что на модели не отчетливо видны границы орбитали электрона (Рис.7). Чтобы видеть ее целесообразно внутренние лампочки на орбите выключить или убрать, а оставить наиболее приближенную к ядру атома и наиболее удаленную от ядра атома лучше разного цвета. Рис.7.
Желтым цветом заштрихована плоскость орбиты. Серым цветом заштрихована орбиталь ― околоядерное пространст-во, в котором может находиться электрон при движении вокруг ядра атома. В белом пространстве вокруг ядра атома могут быть орбитали других электронов. Спин электрона в модели не отображается. Предположительно спин электрона происходит при возникновении метацентра (смещения элек-тронного центра тяжести) относительно ядра атома. А взаимодействие электрона с квантово-волновым набегающим потоком изменяет про-странственную ориентацию плоскости орбиты. |
Модель соединения атомов в молекулы / Хабр
Предыдущая публикация получила отрицательную оценку с формулировкой «зачем здесь размещать столь элементарные вещи».
2
говорит нам, что нейтральные тела не должны притягиваться друг к другу
(q1 = 0, q2 = 0).
А значит, водород (и любой другой химический элемент) должен существовать только в виде атомов, и никогда не соединяться в молекулы. На самом же деле атомы водорода всегда соединяются попарно. Почему?
Давайте возьмем два отрезка металла, и расположим их параллельно на небольшом расстоянии друг от друга.
Оба отрезка содержат одинаковое количество протонов и электронов, следовательно, суммарный заряд каждого из них равен нулю. А значит, они не имеют причин для взаимного притяжения.
Мы знаем, что в металлах часть внешних электронов покидает свои атомы и свободно гуляет между ионами (покинутыми атомами) кристаллической решетки металла. И распределены эти электроны, в среднем, равномерно.
Представьте себе, что нам удалось каким-то образом переместить часть этих свободных электронов в левую часть нижнего отрезка металла. При этом в его правой части окажется дефицит электронов.
Мы получили так называемый диполь: левая часть отрезка заряжена отрицательно, правая – положительно. Отлично. А что будет происходить в верхнем отрезке? Мы знаем, что одноименные заряды отталкиваются друг от друга, а противоположные — притягиваются. Следовательно, электроны верхнего отрезка, отталкиваясь от электрических полей электронов нижнего отрезка, уйдут в правую часть. То есть, картина распределения электронов в этих двух отрезках металлов станет зеркальной:
Такое влияние заряженных предметов на соседние предметы, приводящее к перераспределению зарядов в них, называется электростатической индукцией.
Теперь самое интересное: положительно заряженные ядра атомов в левой части верхнего отрезка оказались напротив электронов, собранных в левой части нижнего отрезка. А противоположные заряды притягиваются. Значит, левые части отрезков начнут притягиваться друг к другу!
То же самое будет происходить в правой части отрезков – только зеркально. И правые концы отрезков также будут притягиваться друг к другу.
Чудесно, не так ли? Перераспределение зарядов внутри одного из отрезков проводников, привело к взаимному притяжению этих двух отрезков!
А что произойдет, если теперь переместить свободные электроны нижнего отрезка в его правый конец? Тогда свободные электроны верхнего отрезка переместятся в левый конец. То есть, перемещая электроны туда – сюда в одном из отрезков, мы заставляем перемещаться электроны соседнего отрезка, никак не связанного с первым! Такое влияние перемещения электронов в одном проводнике на перемещение электронов в соседнем проводнике называется электродинамической индукцией.
Хотя это и не относится к нашей теме, отметим, что мы с вами в несколько упрощенном виде изучили, как работает антенна и приемник при радиопередаче.
Мы можем расположить эти два отрезка металла иначе – торцами друг к другу:
Если мы сумеем переместить электроны, допустим, в правую часть левого отрезка, электроны правого отрезка, отталкиваясь от них, также переместятся в правую часть правого отрезка:
И в этом случае эти два отрезка металла начнут притягиваться друг к другу, так как их ближние концы имеют противоположный заряд.
Следует особо обратить внимание на то, что во втором варианте расположения отрезков, сила их взаимного притяжения будет слабее, так как притягиваются только их встречные торцы, в то время, как при первом варианте расположения отрезков, притягивались друг к другу как левые, так и правые концы.
Но как это относится к соединению атомов? Давайте посмотрим на атом водорода. В нем имеется электрон, перемещающийся вокруг ядра. И если рядом окажется второй атом водорода, этот электрон заставит электрон соседа перемещаться примерно так же, как они перемещались в наших отрезках металла – пока электрон одного из атомов находится с одной стороны ядра своего атома, соседний будет вынужден находиться с противоположной стороны своего атома.
Здесь, разумеется, влияние не одностороннее, а взаимное – как первый электрон влияет на второй, так и второй влияет на первый. Но самое главное в том, что эти два атома будут притягиваться точно так же, как притягивались два куска металла во втором варианте их взаимного размещения (торцами друг к другу).
Суть такая же: электроны держатся подальше друг от друга, позволяя разноименным зарядам притягиваться друг к другу. Представьте себе, что электрон одного из атомов оказался между ядрами двух соседних атомов, в то время, когда электрон соседнего атома находился в противоположной, удаленной точке орбиты:
Теперь у нас есть отрицательно заряженный электрон, находящийся между двумя положительно заряженными ядрами атомов. Ядра обоих атомов притягиваются к этому электрону. Таким образом, электрон в данный момент связывает два атома.
Расстояние между ядрами атомов больше, чем расстояние от каждого из ядер до электрона, находящегося между ними. А мы помним, что сила взаимодействия зарядов обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними. Поэтому, в данный момент, сила притяжения ядер к электрону больше, чем взаимное отталкивание ядер.
Но электроны постоянно перемещаются, и поэтому через некоторое время первый электрон покидает место между ядрами, зато туда перемещается второй электрон.
В этот момент роль связующего переходит электрону второго атома (момент 3 на рисунке ниже).
Заметим, что в моменты времени, показанные на рисунках 2 и 4, между ядрами атомов нет электронов. В эти моменты ядра отталкиваются друг от друга. По этой причине расстояние между атомами колеблется — постоянно меняется в процессе вращения электронов вокруг ядер, но сохраняется ее средняя длина, называемая длиной связи. Длина связи – расстояние между ядрами атомов — индивидуальна для каждой пары видов атомов, объединенных в молекулу.
Электроны этих двух атомов в образовавшейся молекуле водорода стараются находиться как можно дальше друг от друга так же, как они делали это в отрезках металлов. За счет этого происходит их синхронизация – их расположение относительно друг друга на каждом обороте вокруг ядер примерно одинаково.
Это несколько напоминает коллективное исполнение вальса, когда пары вращаются с одинаковой скоростью таким образом, чтобы ни дамы, ни кавалеры никогда не оказывались рядом друг с другом, а всегда чередовались:
Данная статья — выдержка из книги «Понятная химия».
Святая Неопределенность и Святая Вероятность
Квантовая теория утверждает, что невозможно одновременно определить точное место электрона в пространстве и его импульс (направление и скорость его движения). Поэтому считается, что вокруг ядра атома существуют некие места (области), в которых вероятность обнаружить электрон высока. Эти области и называют орбиталями электронов.
Эту теорию нетрудно объяснить на бытовом примере. Допустим, вы живете в квартире, в которой есть спальня кухня и санузел. Если вы 90% времени проводите в спальне, 8% времени – на кухне, и 2% времени в санузле, то вашей орбиталью можно считать спальню и кухню, так как вероятность обнаружить вас в санузле очень низкая. Проведя 100 наблюдений за вами в разные моменты времени, наблюдатель, скорее всего, обнаружит вас в 90 случаях в спальне, и в 8 случаях – на кухне. И по этим цифрам придет к выводу об ареале вашего обитания.
Теперь о том, почему невозможно одновременно определить место электрона в пространстве и его скорость, и направление движения.
Тут еще проще. Дело в том, что скорость можно измерить только на некотором отрезке пройденного пути. Разделив длину этого отрезка на время, за которое он пройден, мы можем узнать скорость движения. Но ведь мы не можем считать местом расположения тела отрезок пространства. Место – это точная координата тела.
Представьте себе, что в темной комнате летает муха. Осветив комнату очень короткой вспышкой света, мы можем увидеть место, в котором муха находится в данный момент. Но чтобы понять то, куда и с какой скоростью она летит, нам придется включить свет на более длительное время. Тогда мы увидим изменение положения мухи с течением времени и сможем оценить скорость этого изменения. Но в этом случае мы уже не можем указать точное место, в котором муха находилась во время измерения ее скорости, так как за это время она переместилась на некоторое расстояние. Вот и весь смысл принципа неопределенности.
Электроны, перемещающиеся вокруг ядер атомов, очень быстро меняют скорость и направление движения, поэтому невозможно сказать точно, где они находятся в данный момент времени и куда движутся.
А в модели, рассмотренной выше, электроны движутся, как стрелки в часах. И это не может не вызвать праведного гнева адептов Святой Неопределенности и Святой Вероятности.
Однако то, что мы не можем точно сказать, где именно находится тот или иной электрон, и какому из атомов он «принадлежит» нисколько не меняет электростатического механизма связывания атомов. Невозможно связать два протона иначе, как разместив между ними электрон. Никакая вероятность или неопределенность не может соединить атомы в молекулу. И это отлично демонстрирует молекулярный ион водорода h3+. В этом ионе нет ни дублета электронов, ни компенсации спинов спаренных электронов, ни перекрытия электронных облаков, тем не менее, данный ион существует и он устойчив.
К тому же, не стоит забывать то, что это всего лишь модель, и ее «объяснительные» возможности ограничены, как и возможности любых других моделей. Например, она (вроде бы) не объясняет, почему атомы водорода не могут соединяться в длинные цепи типа h4, h5 и т.
д.
Впрочем, можно предположить, что из-за того, что электронные орбитали в молекулах водорода смещены к центру молекулы, они не «высовываются» из ее концов, и поэтому соседние молекулы водорода не имеют возможности прицепиться друг к другу, используя механизм синхронизации электронов.
Создайте свою собственную модель атома: веселая и простая наука для детей
ByHolly Обновлено
Давайте сделаем простую модель атома. Мысль о том, что мир построен из крошечных кирпичиков, которые мы не можем видеть, очаровывает детей. Это одна из причин, по которой мне очень нравится этот простой проект модели атома для детей, чтобы показать им визуально и руками то, что нельзя увидеть их глазами.
Давайте сделаем модель атома!Что такое атом?
Все состоит из атомов. Это самая маленькая часть элемента , которая по-прежнему обладает всеми свойствами этого элемента .
Итак, если бы кто-то дал вам атом гелия, и вы могли бы видеть на молекулярном уровне, вы бы смогли сказать, что это гелий, просто увидев, как выглядит атом.
Связанный: Удивительные факты для детей
Если кто-то отломит маленький кусочек {достаточно большой на вкус} печенья с шоколадной крошкой, и вы не сможете увидеть шоколадную стружку или что она будет круглой, как печенье, вы, вероятно, сможете идентифицируйте его как печенье с шоколадной крошкой по вкусу.
Примерно так это и работает, только НАМНОГО меньше.
Изучение атомной структуры с детьми
Вероятно, после знакомства с концепцией атомов дома или на уроке естествознания с вашим ребенком это отличный способ начать разговор и ответить на такие вопросы, как:
- Атомы составляют эту таблицу?
- Моя рука?
- Даже холодильник?
Да-да, еще и холодильник. Дети любят мыслить БОЛЬШЕ, а думать, что МАЛЕНЬКОЕ на самом деле БОЛЬШОЕ.
Совместное создание модели атома может помочь им воплотить эту идею во что-то более конкретное.
Структура атома
Протоны, нейтроны и электроны… О МОЕ!
Атомы состоят из протонов , нейтронов и электронов . Ядро атома выглядит так, будто протоны и нейтроны столкнулись вместе, что создает сферический центр. Электроны вращаются вокруг ядра.
Атомный номер атома — это число протонов в этом атоме. Периодическая таблица элементов организует все это. Это похоже на атомную азбуку!
«Общий вес атома называется атомным весом . Оно примерно равно количеству протонов и нейтронов с небольшим добавлением электронов».
– Энергия, что такое атомный номер и атомный вес
Связано: Возьмите нашу бесплатную печатную периодическую таблицу, чтобы изучить и раскрасить
Модель атома азота Бора.
векторная иллюстрация для наукиМодель Бора
«В атомной физике модель Бора или модель Резерфорда-Бора, представленная Нильсом Бором и Эрнестом Резерфордом в 1913 году, представляет собой систему, состоящую из небольшого плотного ядра, окруженного вращающимися по орбите электронами, аналогичную структуре Солнечной системы, но с притяжением, обеспечиваемым электростатическими силами вместо гравитации».
– Википедия <– обычно не используют его в качестве основного источника, но в нем было самое ясное объяснение модели Бора
Давайте построим для удовольствия!
Сборка модели атома для детей
Необходимые атомные материалы
- Изготовление помпонов трех цветов в равных количествах
- проволока для рукоделия
- пистолет для горячего клея или обычный клей и терпение
Как сделать модель атома
Шаг 1
Каждый из цветов помпонов будет представлять разные части атома: протон, нейтрон и электрон.
Шаг 2
Чтобы быть очень простым, сегодня мы создаем нейтрально заряженный атом, поэтому мы будем использовать равное количество протонов, нейтронов и электронов. Предыдущие художественные проекты истощили наши запасы помпонов, поэтому два примера, которые мы покажем, будут очень маленькими.0011 атомные номера .
Шаг 3
Проволока представляет путь электрона . Во-первых, создайте электронные пути для каждого из ваших электронов. Это орбиты вокруг ядра, поэтому сделайте их немного шире в середине и сузьте на концах.
Шаг 4
Горячим клеем электронный помпон на проволоку {мы закрыли конечный стык}.
Шаг 5
Создайте ядро , склеив протонные и нейтронные помпоны вместе в шар.
В этом примере: синий = протоны, желтый = нейтроны и оранжевый = электроны – эта модель атома состоит из двух протонов, двух нейтронов и двух электронов, что делает ее гелием
Шаг 6
Сделайте короткие стабилизирующие стержни из проволоки чтобы присоединить электронных путей к ядру .
Чтобы быть забавным и свести к минимуму видимость этих частей соединителя, я приклеил кусок «стержня» стабильности к ядру, а затем прикрепил его на пути электрона под электронной помпой в исходном соединении.
В этом примере: зеленый = протоны, оранжевый = нейтроны и желтый = электроны – эта модель атома имеет три протона, три нейтрона и три электрона, что делает ее литиевой. к ядру, вам нужно будет сделать около атомных орбит для вашей модели атома. Чем больше атомный номер, , тем лучше!
Наш опыт работы с атомной электростанцией
- Во-первых, моим детям ПОНРАВИЛОСЬ делать эту модель атома. В итоге мы создали МНОГО атомов. Пока мы делали каждый из них, мы обсуждали анатомию атома и то, какие части куда принадлежат.
- Мы искали атомный номер каждого из построенных нами атомов в Периодической таблице, чтобы узнать название того, что мы создали. Мне понравилось, как легко это сделать для детей, и несколько раз я гуглил сокращения и произношения элементов.
- Рисунок атома: После этого урока я заметил, что в каракулях и рисунках мальчиков начали появляться объекты на орбите. То, что эта трехмерная концепция интерпретируется ими в двухмерном, — это довольно круто.
Активное время 20 минут
Общее время 20 минут
Сложность Средний
Ориентировочная стоимость $1
Материалы
- крафтовые помпоны трех цветов в равных количествах
- ремесленная проволока
Инструменты
- пистолет для горячего клея с клеем
Инструкции
- Решите, какого цвета помпоны вы собираетесь использовать для обозначения каждого элемента: протонов, нейтронов и электронов.
- Чтобы сделать нейтрально заряженный атом, используйте равное количество протонов, нейтронов и электронов (равное количество цветов помпонов).
- Проволока представляет собой путь электрона, поэтому у каждого электрона будет свой путь. Создайте путь электрона из проволоки, которая вращается вокруг ядра, что означает, что они будут немного шире в середине, чем на каждом конце.
- Приклейте горячим клеем электронную помпонку к каждой электронной траектории из проволоки в месте соединения двух проводов.
- Создайте ядро в середине модели атома, соединив протонные и нейтронные помпоны вместе в шар.
- Расположите вращающиеся вокруг ядра электроны с помощью соединительных элементов, если это необходимо.
Создайте путь электрона из проволоки, которая вращается вокруг ядра, что означает, что они будут немного шире в середине, чем на каждом конце.Больше научных развлечений для детей из блога о занятиях для детей
- Ознакомьтесь с нашим забавным печатным листом с заданиями по научным методам для детей.
- Нам нравятся эти забавные научные проекты для детей.
- Давайте играть в научные игры вместе!
- У нас есть отличные идеи для научной ярмарки для детей всех возрастов.
- Бу! Эти хэллоуинские научные эксперименты не очень страшны!
- Научные эксперименты для дошкольников — это игровой способ обучения.
- Эксперименты с феррожидкостью и магнитом для детей.
- Пройди множество веселых и простых научных экспериментов!
Чем закончилась ваша модель атома? Ваши дети любили исследовать атомы?
Холли
Блог для детей — это дом для блогов Холли.
Она является соавтором книги “101 самое лучшее и самое веселое занятие для детей”! и 101 крутейший простой научный эксперимент.
Она мама трех мальчиков в возрасте 13, 15 и 17 лет, которые частично обучаются на дому. Она считает, что вам не нужно покупать вещи, чтобы повеселиться, когда ящик кухонного хлама полон возможностей.
Как сделать атом для школьного проекта
••• Photos.com/Photos.com/Getty Images
Обновлено 24 апреля 2017 г.
Автор: Марисса Роберт а также то, как они взаимодействуют с другими атомами, образуя молекулы. Проекты «Атом» также могут помочь учащимся понять структуру атома, узнать о принципе Гейзенберга, кварках и том, как они составляют ядро.
Вы даже можете сделать эти модели из предметов, которые найдете у себя дома, вместо того, чтобы покупать материалы.
Решите, какой элемент вы хотите использовать для своей модели, из периодической таблицы элементов с веб-сайта Web Elements. Имейте в виду, что более простые атомы для создания моделей находятся вверху, а более сложные — ближе к низу. Возможно, вам придется выбрать тот, у которого разные орбитали, в зависимости от теории атома, которую вы изучаете.
Создайте свою модель атома. Определите, как расположить нейтроны и протоны в ядре. Если вы используете планетарную теорию или модель, электроны движутся по одному кольцу вокруг ядра. Если вы используете модель Бора или уточненную модель, вам нужно выяснить, какие орбитали получают полное количество электронов, а какие частичное, если вы не выбрали благородный газ. Если вы изучаете волновую теорию, вам могут понадобиться твердые орбитали вокруг ядра, а не маленькие круглые тела.
Соберите материалы.
Вам нужны шарики для ядра и, возможно, для электронов. Шарики из пенопласта — популярный выбор, но вы можете использовать ватные шарики, шарики, маленькие шарики из алюминиевой фольги, бусины или даже конфеты. Металлические плечики — хорошие орбитали, а листы алюминиевой фольги — хорошая волновая модель атома.
Склейте ядро вместе. Выберите один цвет собранных вами шаров для нейтронов и другой для протонов. Убедитесь, что у вас есть правильное количество протонов в соответствии с периодической таблицей, а также правильное количество нейтронов.
Разберите металлические плечики и сделайте из них кольца. Привяжите веревку к вешалкам и приклейте ее к ядру, чтобы она свисала посередине колец. Привяжите веревку к верхней части модели и подвесьте ее к потолку.
Присоедините электроны к орбиталям. Вы можете использовать клей или привязать их к орбиталям, в зависимости от того, какие материалы вы выбрали. Если вы занимаетесь волновой теорией, оберните орбитали алюминиевой фольгой.