Thema: Atoommodellen h45. CC Naamsvermelding-GelijkDelen 3.0 Nederland licentie.

Transcriptie

1 Auteur VO-content Laatst gewijzigd 04 juni 2015 Licentie CC Naamsvermelding-GelijkDelen 3.0 Nederland licentie Webadres Dit lesmateriaal is gemaakt met Wikiwijs Maken van Kennisnet. Wikiwijs Maken is een onderdeel van Wikiwijsleermiddelenplein, hét onderwijsplatform waar je leermiddelen zoekt, vergelijkt, maakt en deelt.

2 Inhoudsopgave Introductie Atoommodellen Wat ga je doen? Teamboekje Wat ga je leren? Engage Activiteit 1 Activiteit 2 Explore Activiteit 3 Explain Vooraf Activiteit 4 Activiteit 4 - Teamopdracht Activiteit 5 Activiteit 5 - Informatie Activiteit 5 - Teamopdracht Activiteit 6 Activiteit 6 - Informatie Activiteit 6 - Teamopdracht Elaborate Activiteit 7 Activiteit 7 - Teamopdracht Activiteit 7 - Opdracht 01 Evaluate Evaluate Examenvragen Over dit lesmateriaal Pagina 1

3 Introductie Atoommodellen Je hebt vast wel eens gehoord dat alles uit atomen bestaat. Je hebt vast ook wel eens gehoord over elektronen. Misschien weet je zelfs wel dat elektronen ín atomen zitten. Hoe komen we daarbij? Hoe is dit ontdekt? Dit zijn vragen die in deze module aan de orde komen. Je gaat kennismaken met een aantal experimenten die grote gevolgen hebben gehad voor ons denken over de structuur van materie. Je zult leren dat we steeds een model bedenken om resultaten van experimenten te verklaren en dat nieuwe experimenten soms aanleiding geven om dit model bij te stellen. Modellen zijn handig. Niet alleen om wat er om ons heen gebeurt beter te begrijpen, maar ook omdat een model vaak een voorspellende werking heeft. De contextvraag is: Hoe verklaart het atoommodel resultaten van experimenten? Deelvragen zijn: Welke gevolgen hebben de resultaten van experimenten van Thomson gehad voor het atoommodel? Hoe gaf het atoommodel van Thomson aanleiding voor verder onderzoek? Welke gevolgen hebben de resultaten van het goudfolie-experiment van Rutherford gehad voor het atoommodel? Op welke principes is het periodiek systeem gebaseerd? Hoe gaf het periodiek systeem aanleiding voor verder onderzoek? Wat ga je doen? Pagina 2

4 Jullie gaan: Engage: suiker delen en een introductiefilmpje bekijken. Explore: een tijdbalk maken van het atoommodel. Explain: uitzoeken welke gevolgen bepaalde experimenten hebben gehad voor het atoommodel. Elaborate: leren over het periodiek systeem. Evaluate: evalueren wat je geleerd hebt. Je docent vertelt hoe je precies beoordeeld wordt. In de tabel staat hoeveel lessen je hier ongeveer mee bezig bent. Activiteit Engage Max. aantal lessen Activiteit 1 0,5 Activiteit 2 0,5 Explore Activiteit 3 3 Explain Activiteit 4 2 Activiteit 5 Activiteit 6 Elaborate Activiteit 7 0,5 Evaluate Activiteit 8 0,5 Totaal 7 Teamboekje Pagina 3

5 Je hoort van je docent hoe je gaat samenwerken. In het teamboekje maak je opdrachten. Zorg ervoor dat bij elke activiteit er duidelijk één leerling schrijver is. Hij of zij zorgt ervoor dat antwoorden die jullie samen bedenken, worden opgeschreven in het teamboekje. Dit teamboekje blijft op school en is voor de docent ter inzage. Antwoorden schrijf je óók zelf op in een eigen schrift of in een digitaal bestand. Het teamboekje lever je aan het eind van de module in bij de docent. Het wordt beoordeeld. Download hier het Teamboekje Atoommodellen. Wat ga je leren? Pagina 4

6 Deze eisen kun je terugvinden op deze site. Je gaat leren over: Inhoudelijk Subdomein B1: Deeltjesmodellen. Je kunt deeltjesmodellen beschrijven en gebruiken. Vaardigheden Subdomein A1: Informatievaardigheden gebruiken. Je kunt doelgericht informatie zoeken, beoordelen, selecteren en verwerken. Subdomein A7: Modelvorming. Je kunt in contexten een probleem analyseren, een adequaat model selecteren, en modeluitkomsten genereren en interpreteren. Je maakt daarbij gebruik van consistente redeneringen en relevante rekenkundige en wiskundige vaardigheden. Subdomein A15: Redeneren over ontwikkelen van chemische kennis. Je kunt in contexten aangeven op welke wijze natuurwetenschappelijke, technologische en chemische kennis wordt ontwikkeld en toegepast. Pagina 5

7 Engage Activiteit 1 Aan de slag 1: Suiker delen - teamopdracht Doe het volgende gedachtenexperiment. Noteer de antwoorden in jullie teamboekje. Je hebt een suikerklontje. Dit deel je in tweeën. Je deelt de ene helft nogmaals in tweeën. En nogmaals. En nogmaals... a. Kun je eindeloos blijven delen, of houdt dit een keer op? Hou je dat iets over? Wat dan? Overleg in je groepje en wissel ideeën uit. Schrijf je bevindingen op. b. Zou je jullie idee kunnen testen? Is er een manier om erachter te komen of je gelijk hebt? Overleg in je groepje en wissel ideeën uit. Schrijf je bevindingen op. Activiteit 2 Pagina 6

8 Aan de slag 2: Structuur van materie - teamopdracht Het gedachtenexperiment uit Activiteit 1 werd lang geleden ook door de oude Grieken gedaan. Dit was, zover wij weten, de eerste keer dat er nagedacht werd over de structuur van materie, ofwel over de vraag waar alles uit gemaakt is. Bekijk de volgende video op schooltv: Beantwoord de volgende vragen in jullie teamboekje. De antwoorden kun je op internet zoeken. a. In de Oudheid is men er heilig van overtuigd dat alles is opgebouwd uit een combinatie van water, lucht, vuur, aarde en ether. Waarom dachten ze dat? b. Hoe ontdekte Lavoisier dat water te splitsen is in twee stoffen? c. Het bijzondere is ook, dat het periodiek systeem niet alleen beschrijvend, maar ook voorspellend werkt. Wat wordt hiermee bedoeld? Geef een voorbeeld. Pagina 7

9 Explore Activiteit 3 Aan de slag 3: Tijdbalk van het atoommodel - teamopdracht Maak met je groep een tijdbalk over de ontwikkeling van het atoommodel. In deze tijdbalk komen gegevens van wetenschappers en experimenten te staan die belangrijk zijn geweest voor deze ontwikkeling. Deze tijdbalk laat dus zien hoe steeds over de structuur van materie gedacht werd en hoe zich dat ontwikkeld heeft. Zet in jullie tijdbalk in ieder geval de volgende zaken: Jaartallen van belangrijke ontwikkelingen. Namen van de betrokken wetenschappers. Illustraties. Hoe er steeds over de bouw van materie werd gedacht. Waaróm er zo over de bouw van materie werd gedacht. Het formaat van de tijdbalk is 120 cm x 24 cm. Beslis zelf met welk jaartal je de tijdbalk begint. Voordat je begint met de tijdbalk, is het wel belangrijk de voorbeelden te bekijken die hieronder staan. En nogmaals, het gaat er hier dus om, zo overzichtelijk mogelijk weer te geven hoe er steeds over de structuur van materie werd gedacht en waarom. Enkele voorbeelden voor wat inspiratie: LEGO Brick 50th Anniversary Timeline. Gameboy Timeline The Megalite Project Timeline evolutie Zoek zelf naar bronnen. Pagina 8

10 Voorbeelden van bronnen: Hoe zijn atomen opgebouwd Evolutie van de atoommodellen Er zijn ook veel youtube video s te vinden, bijvoorbeeld: Atoommodellen in vogelvlucht Het ontstaan van licht en atoommodel van Bohr Nuclear Physics 7: The Discovery of radioactivity Structure of the Atom 1: The Earliest Models Atomic model Jullie hebben drie lessen de tijd om de tijdbalk te maken. In deze drie lessen moet er een hoop gebeuren. Maak een goede planning en taakverdeling. Bespreek ook wat je als huiswerk doet. Pagina 9

11 Explain Vooraf Je hebt in " Aan de slag 3: Tijdbalk van het atoommodel - teamopdracht" een tijdbalk gemaakt van de ontwikkeling van het atoommodel. Je hebt geleerd welke mensen en experimenten hier een rol in hebben gespeeld. Ook weet je hopelijk al een beetje waarom bepaalde experimenten aanleiding gaven het atoommodel te veranderen. In deze explainfase ga je dieper in op een aantal van deze experimenten. Als het goed is, staan deze experimenten en de mensen, die de experimenten uitvoerden, in je tijdbalk. Je gaat leren waarom we, dankzij deze experimenten, anders zijn gaan nadenken over de structuur van materie. Ook ga je begrijpen dat we de resultaten van het experiment probeerden te verklaren door het atoommodel aan te passen. Activiteit 4 Pagina 10

12 Dalton In de 18e eeuw werd geëxperimenteerd met stoffen. Wetenschappers gooiden stoffen bij elkaar of probeerden ze juist van elkaar te scheiden om te kijken wat er zou gebeuren. Het bleek dat veel stoffen te splitsen waren, maar niet allemaal. Sommige stoffen waren niet meer te splitsen. Ook bleek dat als je bepaalde stoffen bij elkaar deed, je een stof kreeg met andere eigenschappen. Dalton probeert deze waarnemingen te begrijpen. Bekijk het filmpje: Dalton dacht: Alles bestaat uit ondeelbare atomen. Atomen van een element (een stof die niet gesplitst kan worden in andere stoffen) zijn allemaal hetzelfde. Atomen van verschillende elementen, verschillen van elkaar. Atomen kunnen zich met elkaar verbinden en zo nieuwe stoffen vormen. Activiteit 4 - Teamopdracht Pagina 11

13 Aan de slag 4: Dalton's atoommodel - teamopdracht Kijk eerst het filmpje op de website en lees de bijbehorende informatie. Maak hierna de volgende vragen met je groepje. a. Leg in een tekening uit hoe het atoommodel van Dalton eruit ziet. b. Teken hoe je met dit model uit kunt leggen dat je sommige stoffen kunt splitsen in (bijvoorbeeld twee) andere stoffen en dat er ook stoffen zijn die je niet verder kunt splitsen. c. Teken hoe je met dit model uit kunt leggen dat stoffen zich met elkaar kunnen verbinden en een nieuwe stof vormen. d. Welke vragen heb je? (Bijvoorbeeld: hoe zwaar zijn deze atomen dan?) e. Kun je een experiment bedenken om antwoord te krijgen op je vragen? Activiteit 5 Thomson Nadat Dalton overleden was, begonnen wetenschappers te experimenteren met nieuwe technische Pagina 12

14 ontdekkingen. Zo experimenteerden mensen, zoals Thomson, met zogenaamde vacuümbuizen. Een vacuümbuis (ook wel Crookes tube of cathode ray tube genoemd) is niets anders dan een glazen buis waar de lucht is uitgezogen. Wat was nou zo spannend aan deze buizen? Als er een spanning over de buis werd gezet, verscheen er een gloed. Veel mensen deden experimenten om erachter te komen wat deze gloed was. Bekijk de onderstaande videofragmenten: Activiteit 5 - Informatie In de videofragmenten op de vorige pagina heb je kunnen zien welke experimenten Thomson deed met de vacuümbuis. Hij was niet de eerste. Door anderen was al ontdekt dat de vreemde stralen die je in de buis zag, een stroom van deeltjes moesten zijn (zo ging het radertje bijvoorbeeld ronddraaien). Thomson was wél de eerste die de massa van deze deeltjes bepaalde. Hij deed dat door een elektrisch en een magnetisch veld op de vacuümbuis te zetten en te meten hoever de straal afweek, afhankelijk van de sterkte van het elektrische en magnetische veld. Hoe dit precies werkt hoef je nu niet te begrijpen. Wat wel belangrijk is, is te weten dat het resultaat van het experiment was dat deze deeltjes veel lichter waren dan atomen! Thomson noemde deze deeltjes elektronen. Hoe kan dat nou? Atomen waren toch de kleinste deeltjes? Activiteit 5 - Teamopdracht Pagina 13

15 Aan de slag 5: Thomson's atoommodel - teamopdracht Thomson dacht dat deze elektronen ín atomen zaten! En omdat een atoom ongeladen is (een stof wordt tenslotte niet zomaar aangetrokken door een lading), moet er ook nog ergens in het atoom positieve lading zijn. a. Teken een atoommodel dat de resultaten van Thomson kan verklaren. b. Welke vragen heb je? Bijvoorbeeld: waar zit de positieve lading? c. Kun je een experiment bedenken om hier antwoord op te geven? Bonus! Mocht je je afvragen waarom je nou zo zou gaan prutsen met vacuüm gezogen buizen, en wat je dáár nou aan hebt, bekijk dan het volgende filmfragment: Activiteit 6 Rutherford Je hebt geleerd dat Thomson met een experiment de massa van de deeltjes had bepaald die in een Pagina 14

16 vacuümbuis te zien waren. Je hebt ook geleerd dat deze veel kleiner zijn dan de massa van atomen. Daarom dacht Thomson dat deze deeltjes (elektronen) ín atomen zitten. Door zijn experimenten moest het atoommodel aangepast worden. Jaren later doet Rutherford een experiment dat grote gevolgen heeft voor het atoommodel van Thomson. Rutherford schiet met alfadeeltjes op goudfolie. Het enige wat je van alfadeeltjes hoeft te weten is dat dit: geladen deeltjes zijn en; (relatief) zware deeltjes zijn ten opzichte van de elektronen die Thomson ontdekte. Activiteit 6 - Informatie Rutherford wilde onderzoeken hoe die negatieve lading in de goudatomen verdeeld was. Hij was geïnteresseerd in de mate waarin de alfadeeltjes afweken van hun koers. Dit zou iets kunnen zeggen over de verdeling van de lading binnen een atoom. Omdat alfadeeltjes relatief zware deeltjes zijn, die bovendien met hoge snelheid op het dunne goudfolie afgeschoten werden, verwachtte Rutherford hooguit hele kleine afwijkingen te meten. Dit is wat hij verwachtte: De resultaten verrasten Rutherford volkomen. Want dit gebeurde: Activiteit 6 - Teamopdracht Pagina 15

17 Bekijk de onderstaande filmfragmenten: Aan de slag 6: Rutherford's atoommodel - teamopdracht Rutherford wilde onderzoeken hoe die negatieve lading in de goudatomen verdeeld was. Hij was geïnteresseerd in de mate waarin de alfadeeltjes afweken van hun koers. Dit zou iets kunnen zeggen over de verdeling van de lading binnen een atoom. a. Waarom verwachtte Rutherford dat de alfadeeltjes (bijna) rechtdoor zouden gaan? b. Teken een atoommodel dat de resultaten van Rutherford kan verklaren. Pagina 16

18 Elaborate Activiteit 7 Mendelejev en het periodiek systeem Bekijk de volgende filmfragmenten: Het viel Mendelejev (soms wordt geschreven: Mendeleev) op dat als elementen gesorteerd worden naar oplopende atoommassa, overeenkomstige eigenschappen regelmatig terugkomen. De elementen kunnen zo geordend worden in groepen. De geniale gok van Mendelejev: laat plaatsen open als het niet klopt en ga ervan uit dat er nog elementen ontbreken. (In zijn lijst zie je dan een platte streep.) Pagina 17

19 De lijst van mendelejev (1871) Activiteit 7 - Teamopdracht Aan de slag 7: Mendelejev en het periodiek systeem - teamopdracht a. b. c. d. Wat is het periodiek systeem? Hoe komt Mendelejev op zijn periodieke systeem? Op welke manier werd de kracht van het systeem bewezen? Waarom zijn elementen gerangschikt, zoals ze gerangschikt zijn? In de explain fase heb je geleerd over atoommodellen. Zojuist heb je over het periodiek systeem van Mendelejev geleerd. Dit is ook een model. e. Waar is het atoommodel een model van? f. Waar is het periodiek systeem een model van? Een model is een hulpmiddel om de wereld om ons heen te begrijpen. Een heel krachtig hulpmiddel, want vaak roept een model nieuwe vragen op en heeft een voorspellende waarde. Pagina 18

20 g. Welke vraag riep het atoommodel van Thomson op? Wat was de voorspellende waarde? h. Welke vraag riep het periodiek systeem van Mendelejev op? Wat was de voorspellende waarde? Activiteit 7 - Opdracht 01 Mendelejev is de grondlegger van het periodieke systeem zoals wij die nu kennen. Er zijn echter veel handige weetjes omtrend dit periodiek systeem. Neem daarvoor de kennisbank door en maak de vragen individueel in je (digitale) schrift. KB: Periodiek systeem 01 - individueel Ga naar de volgende website en oefen met het periodiek systeem. Pagina 19

21 Evaluate Evaluate 01 - individueel Je bent nog niet klaar met deze module. Er moet nog één fase doorlopen worden, namelijk evalueren wat je gedaan hebt. Beschouw deze afsluitende fase van de module als een heel belangrijk leermoment. Al doende heb je een heleboel geleerd, maar het kan zijn dat je er nog een uurtje voor moet gaan zitten om het geleerde goed en gestructureerd op te slaan in je hoofd. Dat helpt om het geleerde er later nog een keer uit te kunnen halen. 1. Bekijk de contextvraag en de deelvragen (zie Introductie Atoommodellen, pagina 2) en ga na of deze beantwoord zijn. Probeer thuis (huiswerk) te beschrijven wat je geleerd hebt en of dat overeenkomt met wat je had moeten leren. Doe het niet alleen in je hoofd, maar gebruik pen en papier of de computer. Doe deze opdracht eventueel samen met een andere leerling, dan kun je aan elkaar vertellen, elkaar aanvullen en de leerstof waar nodig nog even bespreken. 2. In de inleiding op deze module, onder het kopje Wat ga je leren? is het inhoudelijke doel en de vaardigheidsdoelen voor deze module geformuleerd. Controleer zelf of je ook echt helemaal klaar bent. Dat betekent dat je weet wat je moet weten, dat je begrijpt wat je moet begrijpen en dat je de vaardigheidsopdrachten kunt uitvoeren die geformuleerd zijn aan het begin van de module. Examenvragen Pagina 20

22 Examenvragen Maak de volgende examenvragen. HAVO vraag 1 HAVO vraag 2 Pagina 21

23 Over dit lesmateriaal Colofon StudioVO Deze module is ontwikkeld door medewerkers van StudioVO. Fair Use In de Stercollecties van StudioVO wordt gebruik gemaakt van beeld- en filmmateriaal dat beschikbaar is op internet. Bij het gebruik zijn we uitgegaan van fair use. Meer informatie: Fair use Mocht u vragen/opmerkingen hebben, neem dan contact op via de helpdesk VO-content. Auteur VO-content Laatst gewijzigd 04 juni 2015 om 14:37 Licentie Dit lesmateriaal is gepubliceerd onder de Creative Commons Naamsvermelding-GelijkDelen 3.0 Nederland licentie. Dit houdt in dat je onder de voorwaarde van naamsvermelding en publicatie onder dezelfde licentie vrij bent om: het werk te delen - te kopiëren, te verspreiden en door te geven via elk medium of bestandsformaat het werk te bewerken - te remixen, te veranderen en afgeleide werken te maken voor alle doeleinden, inclusief commerciële doeleinden. Meer informatie over de CC Naamsvermelding-GelijkDelen 3.0 Nederland licentie Aanvullende informatie over dit lesmateriaal Van dit lesmateriaal is de volgende aanvullende informatie beschikbaar: Leerniveau HAVO 4; HAVO 5; Leerinhoud en doelen Scheikunde; Eindgebruiker leerling/student Moeilijkheidsgraad gemiddeld Studiebelasting 7 uur en 0 minuten Trefwoorden leerlijn, rearrangeerbare Pagina 22