Как два атома углерода могут быть разными?

Вопрос и прогноз

На двух карточках написано «углерод», но одна заметно тяжелее в модели. Значит ли это, что первая карточка ошибочна? До ответа разложите в голове три вчерашних свойства: протон определяет элемент, нейтрон не имеет заряда, электрон может меняться без смены элемента. Теперь проверьте, какая перемена действительно делает атомы одного элемента разными.

Слова без пропусков

Изотопы — атомы одного элемента с одинаковым числом протонов и разным числом нейтронов. Массовое число — общее число протонов и нейтронов в ядре; это счёт частиц, а не точная масса в граммах. Обозначение C-12 значит углерод с массовым числом 12. Ядро — место, где находятся протоны и нейтроны. Устойчивый изотоп сохраняет состав ядра без самопроизвольного распада, а неустойчивый может превращаться; слово «радиоактивный» разберём в следующем уроке.

Разбираем учебный пример

Сравним учебные карточки: C-12 содержит 6 протонов и 6 нейтронов; C-14 — 6 протонов и 8 нейтронов. 6 + 6 = 12, 6 + 8 = 14. У обоих одинаковый атомный номер 6, потому что атомный номер — число протонов. В нейтральном состоянии у обоих по 6 электронов. Схема не утверждает, что эти ядра имеют нарисованный размер; её единственный масштаб — подсчёт значков.

Проверяем безопасно

Сделайте две бумажные карточки ядра и отдельно шесть карточек электронов для каждого. В таблицу запишите протоны, нейтроны, массовое число, электроны и суммарный заряд. Сравните сначала столбец протонов, затем столбец нейтронов. Никогда не пытайтесь собирать или извлекать изотопы из материалов дома: здесь достаточно безопасного счёта на бумаге.

Типичная ошибка

Ошибка — думать, что C-14 имеет четырнадцать протонов. Это сумма частиц ядра, а протонов шесть. Перенос: у атома 6 протонов и 7 нейтронов. Как его назвать и сколько электронов нужно для нейтральности? Объясните каждый шаг; не путайте атомный номер с массовым.

Опорная схема

Проверь себя

Закройте текст и объясните новому ученику рисунок слева направо. Назовите наблюдение, учебное допущение и то, чего эти данные не доказывают. Затем решите вопрос переноса без подсказки и проверьте единицы или направление на схеме. Если ответ расходится, вернитесь к первому непонятному слову, а не заучивайте готовую фразу. Устный ответ, чертёж и измерение — разные виды доказательства; подпишите каждый честно.

Страница лабораторного журнала

Добавьте к «Лабораторному журналу моего мира» строку: вопрос → прогноз → что оставили постоянным → что изменили → наблюдение или расчёт → вывод → ограничение. В рисунке поставьте масштаб или укажите «схематично». Если опыт не проводился, запишите «учебный расчёт», а не «мы измерили». Вернитесь к этой записи после следующего урока и отметьте, что стало понятнее.

Источник сведений: www.iaea.org.

Следующий урок: Когда исчезнет последний радиоактивный атом?