Zagadnienia
Opis
Czy jeden pierwiastek może mieć różną budowę? Jak odróżnić od siebie dwa izotopy? Jakie izotopy są stabilne a jakie nie? Dowiedz się, ile procent danego izotopu istnieje w naturze.
PhET Interactive Simulations, University of Colorado Boulder, https://phet.colorado.edu Na licencji CC BY 4.0
W opracowaniu niniejszego poradnika wykorzystano materiały PhET: Strona źródłowa symulacji, Teacher Tips (Hanson & Rouinfar, sierpień 2023)
W szablonie strony wykorzystano kod html/css: phydemo.app.
Poziom
Szkoła podstawowa, szkoła średnia
Przykładowe cele nauczania
- Zdefiniuj izotop używając liczby masowej, liczby atomowej, liczby protonów, neutronów i elektronów.
- Biorąc pod uwagę informacje o pierwiastku, znajdź masę i nazwę izotopu.
- Podaj dowody potwierdzające lub podważające: "W przyrodzie szansa znalezienia pewnego izotopu pierwiastka jest taka sama dla wszystkich izotopów".
- Znajdź średnią masę atomową pierwiastka, biorąc pod uwagę obfitość występowania i masę jego izotopów.
- Przewiduj, jak zmieni się masa i nazwa izotopu, gdy zmieni się liczba protonów, neutronów lub elektronów.
- Przewiduj, jak zmienia się średnia masa atomowa pierwiastka przy zmianie obfitości występowania jego izotopów.
Przykładowe materiały teoretyczne
Sterowanie symulacją
Uczniowie budują izotopy i badają masę atomową, liczbę masową i abundancję izotopu.
Uczniowie tworzą mieszanki izotopów, badają sposób obliczania średniej masy atomowej i porównują swoje mieszanki z widokiem rzeczywistej mieszanki izotopów występujących w przyrodzie.
Opcje dostosowywania
Poniższe parametry query umożliwiają dostosowanie symulacji i można je dodać, dołączając znak '?' do adresu URL symulacji i oddzielając każdy parametr query znakiem '&'. Ogólny wzorzec adresu URL to: …html?queryParameter1&queryParameter2&queryParameter3
Na przykład, jeśli w symulacji Izotopy i masa atomowa chcesz zmienić kolejność ekranów (screens=2,1), z
domyślnie otwartym drugim ekranem (initialScreen=2), użyj:
https://www.edukator.pl/tik_edukator/isotopes-and-atomic-mass_all.html?screens=2,1&initialScreen=2
Aby uruchomić to w języku polskim (locale=pl), adres URL będzie wyglądał następująco: https://www.edukator.pl/tik_edukator/isotopes-and-atomic-mass_all.html?locale=pl&screens=2,1&initialScreen=2
| Parametr query i opis | Przykłady |
| screens - określa, które ekrany są włączone do symulacji i jaka jest ich kolejność. Każdy ekran powinien być oddzielony przecinkiem. Więcej informacji można znaleźć w Centrum pomocy. | screens=1
screens=2,1 |
| initialScreen - otwiera kartę SIM bezpośrednio na określonym ekranie, z pominięciem ekranu głównego. | initialScreen=1
initialScreen=2 |
| locale - określa język symulacji przy użyciu kodów ISO 639-1. Dostępne wersje językowe można znaleźć na stronie symulacji w zakładce Tłumaczenia. Uwaga: działa to tylko wtedy, gdy adres URL symulacji kończy się na “_all.html”. | locale=pl (polski)
locale=fr (francuski) |
| allowLinks - jeśli false, wyłącza linki, które prowadzą uczniów do zewnętrznego adresu URL. Domyślnie jest true. | allowLinks=false |
Ułatwienia dostępu
Tryb pełnoekranowy
Po kliknięciu logo PhET (na dole po prawej) pojawia się okno zawierające informacje dotyczące symulacji. Możemy tu zmienić sposób jej wyświetlania.
Klikając Pełny ekran przechodzimy do trybu pełnoekranowego (powrót - klawisz escape).
Wersje offline, niewymagające połączenia z internetem
Dostępne są również wersje symulacji niewymagające połączenia z internetem.
Aplikacja PhET Desktop zawiera wszystkie symulacje HTML5 i Java, w tym ich tłumaczenia, do użytku offline w systemach Windows i macOS (dostępne po zalogowaniu tu). Symulacje HTML5 nie wymagają dodatkowego oprogramowania, natomiast do uruchamiania dowolnych symulacji Java w aplikacji komputerowej jest wymagany Java SE Development Kit 8.
Za symboliczną opłatą możemy pobrać w postaci jednej aplikacji wszystkie materiały PhET, które zostały opublikowane w html5. Telefony, tablety i Chromebooki (z systemem Android): Google Play. iPhone'y i iPady (aplikacja na iOS): App Store
Darmową wersję desktopową tej aplikacji pobierzemy bezpośrednio klikając tu - wersja _pl zawiera polską (domyślną) i angielską wersję językową i tu - wersja _all zawiera angielską (domyślną) i wszystkie inne dostępne wersje językowe lub ze strony PhET (klikając przycisk ze strzałką przy wybranej wersji językowej):
Spostrzeżenia na temat korzystania z aplikacji przez uczniów
- W wywiadach przeprowadzonych w szkołach uczniowie chcieli wybrać inne popularne pierwiastki, takie jak złoto; badanie innych pierwiastków można włączyć jako część ćwiczenia.
- Na ekranie Mieszaniny uczniowie próbowali dopasować skład naturalny, korzystając z widoku Moja mieszanina. Nie jest to możliwe dla wszystkich pierwiastków pokazanych w symulacji.
- Uczniowie, którzy potrzebują dodatkowej praktyki w interpretowaniu symboli atomowych, obliczaniu liczby masowej lub identyfikowaniu liczby protonów, neutronów i elektronów, mogą zbadać te koncepcje za pomocą symulacji Budujemy atom.
Uproszczenia modelu
- Jeśli wytworzysz izotop, który nie jest wymieniony jako stabilny w tabeli NIST, jądro drży, a pod jądrem pojawia się słowo "Niestabilny".
- Niestabilne, ale naturalnie występujące izotopy (3H, 7Be, 10Be, 14C i 18F) występują w śladowych ilościach, więc ich obfitość występowania jest wymieniona jako "śladowa", a nie 0%.
- Masa atomowa odnosi się do 12C, który z definicji ma masę atomową 12 u. Masa atomowa jest wyświetlana tylko dla stabilnych izotopów, z wyjątkiem naturalnie występujących niestabilnych izotopów.
- Na ekranie Mieszaniny średnia masa atomowa i procentowa obfitość występowania każdego izotopu są obliczane na podstawie izotopów umieszczonych na czarnym ekranie za pomocą kubełków lub suwaków.
- Na ekranie Mieszaniny, Skład naturalny nie zawsze jest wyświetlany jako dokładny stosunek dla niektórych pierwiastków (na przykład dokładny stosunek dla helu wymagałby 1 izotopu 3He i 999999 izotopów 4He).
- Chociaż rozmiar różnych atomów nie jest tu głównym celem nauki, symulacja pokazuje względny rozmiar chmury elektronowej dla każdego pierwiastka.
Sugestie dotyczące wykorzystania
Wskazówki dotyczące wszystkich symulacji zawarte są w informacjach ogólnych.
Więcej porad dotyczących korzystania z symulacji z uczniami można znaleźć na stronach PhET w sekcji Wskazówki dotyczące korzystania z PhET.
Przykładowe polecenia (szkoła podstawowa)
- Co to jest izotop? Pamiętaj, aby w swoim wyjaśnieniu uwzględnić następujące kluczowe terminy: liczba masowa, protony, neutrony, elektrony, pierwiastek, atom.
- Jakie cząstki określają liczbę masową atomu? Dlaczego liczba masowa jest zawsze liczbą całkowitą?
- Korzystając z ekranu Mieszaniny, utwórz mieszaninę izotopów boru, które odpowiadają średniej masie atomowej w układzie okresowym (10,811 u). Który izotop występuje w większej ilości: bor-10 czy bor-11?
Przykładowe polecenia (szkoła średnia)
- Określ liczbę masową oraz wpisz nazwę i symbol atomowy izotopów wodoru: prot (0 neutronów), deuter (1 neutron) i tryt (2 neutrony).
- Twój znajomy twierdzi, że "szansa na znalezienie atomu konkretnego izotopu pierwiastka jest taka sama dla wszystkich izotopów tego pierwiastka". Wyjaśnij, czy zgadzasz się, czy nie ze swoim znajomym, korzystając z dowodów z symulacji.
- Wyjaśnij związek między stabilnością izotopów a ich procentową liczebnością. Czy niestabilne izotopy występują w dużych ilościach? Dlaczego tak lub dlaczego nie?
- Napisz wyrażenie matematyczne pokazujące, w jaki sposób obliczana jest średnia masa atomowa pierwiastka.
- Określ zależności między liczbą neutronów w atomie a stabilnością atomu. Dlaczego atom może być stabilny lub niestabilny?
- W przyrodzie występują dwa stabilne izotopy bromu: brom-79 i brom-81, a średnia masa atomowa bromu wynosi 79,901. Określ procentową liczebność każdego z izotopów bromu.
Zobacz wszystkie opublikowane na stronach PhET aktywności dla Izotopy i masa atomowa tutaj (dostęp do materiałów wymaga zalogowania).
