§ 18. Атомның құрылымы қандай

Жаратылыстану, 6 сынып. Оқулық: Қаратабанов Р.Ә. және т.б. (Алматыкітап баспасы, 2023). 3 тарау: Заттар мен материалдар. 108–112-беттер.

Нені үйренесің

• Атомды құрайтын бөлшектерді атауды: протондар, нейтрондар, электрондар.
• Олардың қайда орналасқанын көрсетуді: ядрода ма, әлде оның айналасында ма.
• Әр бөлшектің зарядын анықтауды: «+», «−» немесе 0.
• Бөлшектердің санына қарай атом моделін сызуды.
• Атом моделін неліктен планетарлық деп атайтынын түсіндіруді.

Ой қозғау

• «Атом» сөзі нені білдіреді? «Бөлінбейтін». Бөлшектерді осылай Демокрит атаған.
• Молекулалар неден тұрады? Атомдардан.
• Атомды мектеп микроскобымен көруге бола ма? Жоқ. Атомдарды тек электронды микроскоппен көреді, оның өзінде шар емес, дақ түрінде.
• Күннің айналасында қандай планеталар айналады? Меркурий, Шолпан, Жер, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун.

💡 Күн жүйесін есіңе түсір: ортасында ауыр Күн, айналасында орбита бойымен жеңіл планеталар ұшады. Бүгін бұл бізге өте қажет болады.

Тақырыпты талдаймыз

Көзге көрінбейтінді қалай «көреміз»

Атомдар соншалықты кішкентай, оларды ұзақ уақыт ешқандай жолмен көру мүмкін болмады. Сондықтан ғалымдар оларды жанама белгілері бойынша зерттеді, сыбайласы іздерді зерттегендей.

Рим философы Лукреций Кар (б.з.д. I ғасыр) «Заттардың табиғаты туралы» поэмасында көрінбейтін бөлшектердің тіршілігін былай дәлелдейді:

… Толқылайтын теңіз жағасында Көйлегің үнемі дымқыл тартады, Ал күнге іліп қойсаң, кебеді. Яғни, су өте ұсақ бөлшектерге бөлінеді де, Біздің көзімізге мүлде көрінбейді.

Бұл поэмада атомды қолға ұстауға, микроскоппен қарауға болмайтындығы жайында айтылған. Біз бұл бөлшектерді көрмейміз, бірақ олардың не істейтінін көреміз.

💡 Сен де осылай істей аласың. Аулада жібке ілінген дымқыл кір кебеді — су қайда кетті? Көзге көрінбейтін бөлшектер болып ауаға тарайды.

Атомды қандай етіп елестетпеді

Ұзақ уақыт бойы ғалымдар атом — ішінде ештеңесі жоқ, ең қарапайым бөлшек деп ойлады. Оларды «әлемнің кірпіштері» деп атады. Енді ғалымдар олай емес екендігін анық біледі: кішігірім атом қарапайым бөлшек емес.

Мысалы, Фердинанд Линдеман «оттегінің атомы сақина пішінді, ал күкірттің атомы шелпек пішіндес» деп сендірді. Кельвин атом шылым шегушінің аузынан шығарған түтін сақиналары тәрізді құрылым дегенді айтты.

Осы болжамдардың бәрі қате болып шықты. Шындықты үш ағылшын физигі ашты — кезекпен, қадам-қадаммен.

📕 Оқулықта Томсон ашқан электрон «атомнан 2000 есе кіші» деп жазылған. Дәлірек айтқанда, электронның массасы протоннан шамамен 1836 есе аз; ал атомның өлшемі электронның өлшемінен әлдеқайда көп есе үлкен.

Ядро және электрондар

Қазіргі уақытта ғалымдар атомның ортасында атом ядросы болатынын, ал ядроның айналасында электрондар деп аталатын бөлшектер қозғалып жүретіндігін дәлелдеді. Электрондар үнемі қозғалыста болады. Олар белгілі бір орбита бойынша қозғалады.

Атом ядросы екі түрлі бөлшектерден — протондар мен нейтрондардан тұрады. Протондар оң зарядты, нейтрондардың заряды болмайды. Бұл бөлшектер ядрода қозғалмайды. Протондар мен электрондар бір-біріне тартылады, сондықтан электрондар ядродан ұшып кетпейді.

📌 Протон — «+» заряд, электрон — «−» заряд, нейтрон — зарядсыз. Атомда протондар мен электрондар тең, сондықтан бүкіл атом зарядсыз.

Кім ауыр

Протон мен нейтронның массасы шамамен бірдей. Ал электрон олардан шамамен 2000 есе жеңіл. Сондықтан атомның массасының дерлік бәрі кішкентай ядроға шоғырланған.

🌟 Егер атомды футбол стадионының өлшеміне дейін ұлғайтсақ, ядро алаңның ортасындағы бұршақтай ғана болар еді. Ал электрондар трибуналарға таяу жерде зымырап жүрер еді. Атомның дерлік бәрі — бостық!

Модель неліктен «планетарлық»

Күн жүйесінің ортасында ауыр Күн тұр, оның айналасында планеталар орбита бойымен қозғалады. Атомның ортасында ауыр ядро тұр, оның айналасында электрондар орбита бойымен қозғалады. Атомның мұндай құрылымы планетарлық модель деп аталады. Өйткені онда Күннің айналасындағы ғаламшарлар қозғалысы сияқты электрондар зарядты ядроны айналып жүреді.

⚠️ Жиі кететін қате. «Ядрода электрондар бар». Олай емес! Ядрода тек протондар мен нейтрондар бар. Электрондар — сыртында, олар ядроны айналып ұшады.

👨‍👩‍👧 Ата-анаға. Баладан атомды сызып, жазып шығуын сұраңыз: ортасында не, айналасында не, кімнің заряды қандай. Егер ол электрондарды ядроға қойса, Күн мен планеталармен салыстыруға оралыңыз.

Атом бейбіт те, қауіпті де бола алады

Атом ядросында орасан зор энергия жасырылған. Оны атом электрстансыларында және сүңгуір қайықтарда пайдалануды үйренді. «Наутилус» — суға түсірілген алғашқы атом сүңгуір қайығының атауы. Бұл 1954 жылы АҚШ-та болған. Жалпы әлемде өндірілетін электр энергиясының шамамен 16 %-ы атом энергиясына тиесілі.

Қазақстандағы жалғыз атом электрстансисы Ақтау қаласында болған: қуаттылығы 350 МВт шапшаң нейтронды реактор. АЭС 1973–1999 жылдарда жұмыс істеген. Ол электр қуатын беріп, теңіз суын тұщытқан. Қазіргі таңда Қазақстанда атом энергиясы пайдаланылмайды.

Бірақ дәл сол энергия қорқынышты да бола алады. Атом электрстансысындағы ең ірі апат 1986 жылы 26 сәуірде Чернобыль АЭС-ында орын алды. ЧАЭС-тың төртінші реакторының жарылуы — адамзат баласы басынан өткерген ең ірі техногендік апат. Ал Семей полигонында ондаған жыл бойы ядролық қару сынады.

🌟 «Невада-Семей» антиядролық қозғалысының тарихы 1989 жылғы 25 ақпанда басталды. 28 ақпан күні Қазақстан Жазушылар одағының ғимараты алдында өткен митингіде ақын Олжас Сүлейменов қозғалыстың дүниеге келгенін жариялады. Қозғалыс Семей полигонында ядролық сынақтар жасалуына жаппай қарсылық білдірді. Кейін Қазақстанда, Ресейде, Америка мен Жапонияда бейбітшілік маршы мен демонстрациялар өтті, екі миллион қазақстандықтың антиядролық үндеуіне қол қойылды. Соңғы жарылыс 1989 жылы 19 қазанда болды, ал 1991 жылы 29 тамызда полигон жабылды. Қазақстан ядролық қарудан бас тартты.

Түсінгеніңді тексер

Өзіңді тексер

• Атом қандай бөлшектерден тұрады? Ядро мен электрондардан. Ядро протондар мен нейтрондардан тұрады.
• Бөлшектер атомда қалай орналасқан? Ядро — ортасында, электрондар оның айналасында орбита бойымен қозғалады.
• Бөлшектердің заряды қандай? Протон «+», электрон «−», нейтрон зарядсыз.
• Қай бөлшек ең жеңіл? Электрон: ол протоннан шамамен 2000 есе жеңіл.
• Атом тұтастай неге зарядсыз? Ондағы протондар мен электрондар тең, олардың зарядтары бір-бірін теңестіреді.

Жаттығуларды шығарамыз

№ 1

Атомның ашылу тарихы мен оның құрылымын зертте. Жаңалық ашқан ғалымдар (Резерфорд, Томсон, Чедвик) атом құрылымы моделіне сипаттама берген ақпаратты оқы. Мәтіндегі сипаттама бойынша дәптеріңе атом моделін сыз. Олардың теориясына сүйеніп, атом құрылымының ерекшеліктерін түсіндір.

Қалай ойлаймыз. Әр ғалымның атом туралы өз суреті бар. Дәптеріңе үш суретті қатар сыз.

Шешуі.

1. Томсон моделі («мейізді пудинг»). Үлкен шеңбер сызып, қызғылт түспен боя да, «+» қой. Ішіне «−» белгілі нүктелерді — мейіздерді шашып жібер: бұлар электрондар. Оң заряд бүкіл атомға жайылған.
2. Резерфорд моделі (ядролық). Ортасында «+» белгілі кішкентай шеңбер — ядро. Айналасында сопақша орбиталар, олардың бойында «−» нүктелері — электрондар. Атомның дерлік бәрі — бостық.
3. Чедвиктің толықтыруы. Ядроны үлкенірек сыз: ішінде «+» белгілі шеңберлер (протондар) және бос шеңберлер (нейтрондар). Ядро да бөлінеді.

Жауабы: Томсон — ішінде электрондары бар оң зарядты шар; Резерфорд — ортасында кішкентай оң ядро, айналасында электрондар; Чедвик — протондар мен нейтрондардан тұратын ядро.

№ 2

Жасалған модельдерде қандай қателіктер жіберілді? Ғалымдардың қайсысы дұрыс жауапқа жақынырақ болды? 50-суреттегі «Атомның құрылымы» сызбасын толықтыр (параграфтың мәтінін пайдалан).

Қалай ойлаймыз. Әр модельді қазіргі белгілімен салыстыр: ядро ортасында, электрондар айналасында.

Жауап үлгісі.

• Линдеман («сақина», «шелпек») мен Кельвин («түтін сақиналары») — тәжірибесіз жай болжамдар.
• Томсонның қателігі: оң заряд атомға жайылмаған, ол кішкентай ядрода жиналған.
• Резерфордтың 1911 жылғы моделінде нейтрондар әлі жоқ еді — оларды Чедвик 1932 жылы тапты.
• Шындыққа ең жақыны — Резерфорд, ал Чедвик оның моделін толықтырды.

Жауабы: ең жақыны — Резерфорд (Чедвиктің толықтыруымен); сызба — атом → ядро (протондар, нейтрондар) + электрондар.

№ 3

Күн жүйесі мен ядро құрылымының моделі неліктен планетарлық модель деп аталды? Қалай ойлайсың? (50, 51-суреттер) Күн жүйесі мен ядро құрылымында қандай ұқсастықтар бар екенін түсіндір. Өз ойыңды сыныптастарыңмен талқыла. «Ұқсастықтары — Айырмашылықтары» кестесін толтыр.

Қалай ойлаймыз. Ортасында не, айналасында не екенін және оларды не ұстап тұрғанын тап.

Жауап үлгісі.

Жауабы: өйткені электрондар ядроны планеталар Күнді айналғандай айналып жүреді.

№ 4

Сыныптастарыңмен бірлесіп атом моделін құр. Рөлдерін үлестір. Кімнің қандай рөлді орындайтынын балаларға түсіндір.

Қалай ойлаймыз. Үш рөл қажет: протондар, нейтрондар және электрондар. Литий атомын аламыз (3 протон, 4 нейтрон, 3 электрон) — 10 адам керек болады.

Шешуі.

1. Жеті адам сыныптың ортасында тығыз топ болып тұрады — бұл ядро. Олардың үшеуі «+» карточкасын ұстайды (протондар), төртеуі — «0» карточкасын (нейтрондар).
2. «−» карточкасы бар үш адам — электрондар. Олар ядроның айналасында шеңбер бойымен жүреді: екеуі жақынырақ, біреуі алысырақ.
3. Әркім өз рөлін айтады: «Мен протонмын, зарядым — плюс, мен ядрода тұрамын», «Мен электронмын, зарядым — минус, мен ядроны айналып жүрмін».

Жауабы: ядро — ортасындағы протондар мен нейтрондар; электрондар айналасында қозғалады.

№ 5

Литий атомының моделін дәптеріңе бейнеле. Онда 3 протон, 3 электрон және 4 нейтрон бар. Белгіле: көк түспен — электрондарды; қызыл түспен — протондарды; жасыл түспен — нейтрондарды.

Қалай ойлаймыз. Алдымен ядро, сосын орбиталар. Протондар мен нейтрондар — тек ядрода, электрондар — тек сыртында.

Шешуі.

1. Ортасына ядроны сыз: бір-біріне тығыз қысылған 3 қызыл шеңбер (протондар) және 4 жасыл шеңбер (нейтрондар).
2. Ядроның айналасына орбита жүргізіп, оған 2 көк нүкте — электрондарды қой.
3. Одан әрі екінші орбитаны жүргізіп, оған тағы 1 көк нүкте қой.
4. Тексер: қызыл 3, көк 3 — зарядтар теңестірілген.

Жауабы: ядро — 3 қызыл және 4 жасыл шеңбер, айналасында 3 көк электрон (жақын орбитада 2, алыс орбитада 1).

💡 Екі орбита сызғың келмесе, барлық үш электронды бір орбитаға қоюға болады — бұл сабақ үшін бұл да дұрыс.

№ 6

Бөлшектердің +, −, 0 зарядын қой. Атом, атомдық ядро, протон, нейтрон, электрон.

Қалай ойлаймыз. Ядро «+» протондардан және 0 нейтрондардан тұрады — демек, ядроның заряды «+». Атомда плюстер мен минустер тең.

Жауабы: атом — 0; атомдық ядро — «+»; протон — «+»; нейтрон — 0; электрон — «−».

№ 7

Ойлан! Молекулалар атомдарға бөлінеді. Атом ядро мен электрондардан, ал ядро өз кезегінде протондар мен нейтрондардан тұрады. Неліктен заттар протондардан, электрондар мен нейтрондардан тұрады деп айтуға болмайды? Осы ақпаратты сыныптастарыңмен талқыла. Осы сұрақ бойынша өз ойыңды білдір.

Қалай ойлаймыз. Алтын атомындағы протонды оттек атомындағы протонмен салыстыр. Олар немен ерекшеленеді?

Жауап үлгісі.

• Протондар, нейтрондар және электрондар барлық заттарда бірдей. Алтындағы протон судағы протоннан еш айырмашылығы жоқ.
• Заттың қасиеттері бөлшектер атомдарға, ал атомдар молекулаларға жиналғанда ғана пайда болады.
• «Зат протондардан тұрады» десек, судың неге сұйық екенін, алтынның неге сары металл екенін түсіндіре алмаймыз.
• Сондықтан заттар атомдар мен молекулалардан тұрады дейді. Бұл — қасиеттерді әлі «есте сақтайтын» ең ұсақ бөлшектер.

Жауабы: протондар, нейтрондар және электрондар барлық заттарда бірдей, олардың өзінде заттың қасиеттері жоқ; қасиеттер тек атомдар мен молекулаларда болады.

№ 8

Дәптеріңе эссе жаз. Сұрақтарға жауап бер. Неліктен атом бір мезетте «бейбіт» те, «қиратушы» да бола алады? Адамзат баласы атом энергиясын болашақта қандай мақсатта пайдаланады деп ойлайсың?

Қалай ойлаймыз. Эссе — дәлелді өз пікірің. Ақтауды, «Наутилусты», Чернобыльді, Семей полигонын еске түсір.

Жоспар.

1. Кіріспе: атом ядросында орасан зор энергия жасырылған.
2. «Бейбіт» атом: электрстансылар, мұзжарғыштар, медицина.
3. «Қиратушы» атом: ядролық қару, АЭС-тегі апаттар.
4. Болашақ: бәрі неге байланысты.
5. Қорытынды.

Үлгі. Атом ядросы орасан зор энергияны жасырады. Ақтаудағы атом электрстансысы 26 жылға жуық қалаға жарық, жылу және теңізден тұщы су берді. Атомдық мұзжарғыштар мұздың арасынан жол салады, ал дәрігерлер атом техникасының көмегімен қауіпті ауруларды емдейді. Бірақ дәл сол энергия өлтіруі де мүмкін. Семей полигонындағы ядролық қару сынақтары мыңдаған адамға ауру әкелді, ал Чернобыльдегі апат орасан зор аумақты өмірге жарамсыз етті. Атомның өзі жақсы да, жаман да емес — бәрі оның кімнің қолында екеніне байланысты. Менің ойымша, адамдар атом энергиясын әрі қарай да пайдаланады, бірақ қатаң қауіпсіздікпен және тек бейбіт мақсатта ғана.

🌟 2024 жылы Қазақстанда референдум өтіп, көпшілік дауыс атом электрстансысын салуды қолдады.

Жауабы: эссе әркімдікі өз алдына; үлгісі жоғарыда.

💡 Сабақтың соңында «Жетістіктер баспалдағы» — өзін-өзі бағалау: «көмек керек», «тағы да қайталау керек», «өз біліміме сенімдімін». Бүгінгі сабақтың тақырыбын оқуда өзіңе лайықты болатын адамды таңда да, «Менің ойымша, …», «Мен … деп санаймын» сөздерімен таңдауыңды түсіндір.

№ 9

«Семей полигонының жабылуы — мемлекетіміз егемендігінің жетістігі» тақырыбына эссе жаз.

Қалай ойлаймыз. Қайдан іздейміз: Қазақстан тарихы туралы сайттар мен кітаптар, Семейдегі мұражай, «Невада-Семей» қозғалысы туралы материалдар.

Жоспар.

1. Семей полигоны деген не және онда не болды.
2. Адамдар қалай қарсы шықты: «Невада-Семей» қозғалысы.
3. Полигонның 1991 жылы 29 тамызда жабылуы.
4. Қазақстанның ядролық қарудан бас тартуы және бұл елге не берді.
5. Менің қорытындым.

Үлгі. 1949 жылдан 1989 жылға дейін Семей түбінде ядролық жарылыстар гүрілдеді. Олардан төңіректегі ауылдардың тұрғындары зардап шекті, ересектер де, балалар да ауырды. 1989 жылы ақын Олжас Сүлейменов адамдарды сынақтарға қарсы шығуға шақырды, сөйтіп «Невада-Семей» қозғалысы дүниеге келді. Екі миллионға жуық қазақстандық полигонды жабу талабына қол қойды. 1991 жылы 29 тамызда — тәуелсіздік жарияланбай тұрып — полигонды Президент жарлығымен жапты. Кейін Қазақстан өз жерінде қалған ядролық қарудан бас тартты. Бұл — жас мемлекеттің алғашқы батыл қадамы болды: ел өз тағдырын өзі шешіп, бейбітшілікті таңдады. Сондықтан полигонның жабылуын біздің тәуелсіздігіміздің басты жетістіктерінің бірі деп санайды.

Жауабы: эссе әркімдікі өз алдына; үлгісі жоғарыда.

Жадынама

• Атом = ядро + электрондар.
• Ядро = протондар + нейтрондар.
• Протон «+», электрон «−», нейтрон 0.
• Томсон — электрон (1897), Резерфорд — ядро (1911) және протон (1919), Чедвик — нейтрон (1932).
• Семей полигоны 1991 жылы 29 тамызда жабылды.

Шағын тест