"動手學科學/物質科學I/物質的組成" 修訂間的差異
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#練習使用「網路檔案櫃」 | #練習使用「網路檔案櫃」 | ||
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==本日活動== | ==本日活動== | ||
===一、穿不過去=== | ===一、穿不過去=== | ||
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===二、粒子、波雙重性=== | ===二、粒子、波雙重性=== | ||
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===三、電子軌域勞作=== | ===三、電子軌域勞作=== | ||
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於 2019年11月22日 (五) 10:17 的修訂
目錄
[隱藏]開場
- 看一下課程簡介
- 練習使用「網路檔案櫃」
- 區網 wifi :jendo_c,密碼現場說明
本日活動
一、穿不過去
(一)先備知識
- 原子半徑/原子核半徑比例,「鈾」的是26634倍,而「氫」是60250倍,平均是43442倍。原子核(10-15M)如果放大到一個人的大小,原子核之間的距離大約是台北到新竹間的距離。
- 拉塞福用阿爾法粒子打白金箔紙,每8000個阿爾法粒子,就有一個粒子會大角度散射,而其它粒子都直直地衝過白金箔紙。
(二)操作
- 請兩組同學各推派一位代表,各自決定自己的方向和位置,且彼此不能溝通。但維持和老師溝通。
- 請老師指導,不斷調整兩位同學的位置和方向,直到兩位同學的向前方向會彼此相交為止。
- 請上述兩組同學擔任示範組,每位同學均扮演「固體的原子核」:
- 每一組同學扮演一件「固體」的原子核。
- 由上一點的代表同學為中心,同組同學用皮尺維持間距 10 公尺,並對齊排列,模擬固體表面。
- 請同學想像:事實上,下一顆原子核應該遠在新竹而不是 10 公尺外。
- 兩組同學(兩件固體)相向運動,每運動一步,就與同組同學對齊一次。
- 觀察兩組同學是否會進入彼此固體表面的內部。
- 活動照片
學員依模擬距離分開站 | 往對面移動 | 交錯而過 |
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(三)探究問題
觀察並探討為何原子核間距很寬,兩件固體相向運動時卻不會穿過對方。
- Ans:
- 中間的區域同時存在著電子。
- 因為包立不相容原理,已滿的電子軌域無法容納更多電子,因此兩個原子會因為彼此的電子軌域互相排斥而不會穿透。
請簡單解釋包立不相容原理。
- Ans:
- 任意兩個處於同一原子軌道的兩個電子不能佔有相同的量子態。
- 處於同一原子軌道的兩個電子自旋方向必定相反。
如果人如原子核的大小,電子的大小還小於一元的銅板,在台北與新竹間放20個一元銅板,即使它們能繞行原子核運動,它們能擋住固體表面相互進入彼此內部嗎?
- Ans: 可以,因為包立部相容原理。
二、粒子、波雙重性
三、電子軌域勞作
一、先備知識
- 包立不相容原理:兩個全同的費米子(如電子)不能處於相同的量子態。=>兩個量子組態一樣的電子,不能存在於相同的軌域中。
- 原子的電子軌域:第一層為 1S ,球形;第二層為 2S,2Px,2Py,2Pz;第三層為 3S,3Px,3Py,3Pz,其他軌域先忽略。
- s:1種形狀,球狀對稱
- p:3種p軌域,形狀一樣但方向不同
- 同層 S,Px,Py,Pz
- s:1種形狀,球狀對稱
- 更完整的電子軌域圖示:
元素電子組態 s1 s2 1 氫
1.0082 氦
4.003s1 s2 p1 p2 p3 p4 p5 p6 3 鋰
6.9414 鈹
9.0125 硼
10.816 碳
12.017 氮
14.018 氧
16.009 氟
19.0010 氖
20.1811 鈉
22.9912 鎂
24.3113 鋁
26.9814 矽
28.0915 磷
30.9716 硫
32.0717 氯
35.4518 氬
39.9519 鉀
39.120 鈣
40.08二、操作
- 每組發電子軌域紙、剪刀、雙面膠共用
- 參考前人的模型
- 組合出二氧化碳…等分子:H2,O2,H2O,CO2,CH4
- 組合出金屬導線,並用以解釋電流為什麼可以輕易在金屬中流動。
- 對照球桿模型,做出H2,O2,H2O,CO2,CH4等分子
H2(氫) O2(氧) H20(水) CO2(二氧化碳) CH4(甲烷) 常見分子
去 http://jendo.org/wiki1231/index.php?title=化學鍵#.E5.90.84.E7.A8.AE.E5.88.86.E5.AD.90 參看更多種常見分子,可以試著組組看哦!
三、探究問題
將立體的S,Px,Py,Pz 的原子外圍電子軌域,簡化成紙本平面的四個軌域,會有哪些模擬不完整的地方?
- Ans: 平面與立體的差別
固體表面為什麼不會互相浸入的問題?
- Ans: 包立不相容原理。
金屬為什麼有導電的特性?
- Ans:
- 導電的特性為電子容易移動。
- 金屬元素最外層的軌域,都有很多空間可以讓電子進入,因此當很多個金屬原子連在一起時,就會形成一個通道方便電子移動。