Тема 1. Основні поняття хімії. Будова атома. Хімічний звʼязок

матеріал 11

Ізотопи. Ізобари. Ізотони

Матеріал

Для вчителя

Для учня

Завантажити матеріал (PDF)

Урок 11. Ізотопи. Ізобари. Ізотони.

Очікувані результати навчання

спостерігає/досліджує самостійно або у співпраці з іншими об’єкти і явища за складеним планом із використанням розроблених математичних/реальних/ віртуальних моделей [12 ПРО 1.4.2-1 П]
підтверджує/спростовує самостійно або у співпраці з іншими гіпотезу дослідження [12 ПРО 1.5.2-1 П]
планує і здійснює самостійно або в співпраці з іншими пошук інформації, наданої в різний спосіб, відповідно до визначеного завдання [12 ПРО 2.1.1-1 П]
аналізує, систематизує, оцінює самостійно або у співпраці з іншими опрацьовану інформацію [12 ПРО 2.1.1-5 П]
пояснює самостійно або у співпраці з іншими явища і процеси, використовуючи наукову термінологію, враховує під час планування структури повідомлення/ доповіді потреби і запити аудиторії [12 ПРО 2.2.1-1 П]
презентує (зважаючи на аудиторію/мету презентації) самостійно або у співпраці з іншими здобуту інформацію/створені продукти в обраний спосіб, зокрема із використанням цифрових технологій і пристроїв [12 ПРО 2.2.2-4 П]
визначає самостійно або у співпраці з іншими властивості об’єктів, істотні ознаки явищ і процесів, необхідні для розв’язання життєвої/навчальної проблеми [12 ПРО 3.1.1-2 П]
оцінює самостійно або у співпраці з іншими ризики і небезпеки, пов’язані із природними і техногенними об’єктами, явищами і процесами [12 ПРО 3.1.1-3 П]
класифікує (розрізняє/ систематизує/упорядковує) самостійно або у співпраці з іншими об’єкти і явища за визначеними ознаками/властивостями [12 ПРО 3.2.1-2 П]
пропонує самостійно або у співпраці з іншими способи використання здобутків природничих наук, техніки і технологій для розв’язання глобальних проблем людства [12 ПРО 3.4.1-1 П]

Мета уроку: сформувати поняття про ізотопи, ізобари, ізотони та їх відмінності; поширення та сфери використання стабільних та нестабільних (радіоактивних) ізотопів; усвідомити вплив ізотопів на значення середньої атомної маси хімічного елемента та проводити відповідні розрахунки.

Очікувані результати для вчителя:

забезпечити засвоєння учнями ключових понять “ізотопи”, “ізобари”, “ізотони” та уміння характеризувати відмінності між ними
сформувати в учнів уміння визначати кількість протонів, нейтронів, електронів в ізотопах, ізобарах та ізотонах
сформувати розуміння, що більшість хімічних елементів існують у вигляді кількох ізотопів: стабільних та нестабільних (радіоактивних)
навчити учнів розраховувати середню атомну масу хімічного елемента відповідно до вмісту (масова частка) ізотопів у природі
розкрити учням практичне значення ізотопів

Очікувані результати для учнівства:

навчитися розрізняти ізотопи, ізобари, ізотони та вміти пояснювати відмінності між ними
визначати кількість протонів, нейтронів та електронів в атомах ізотопів, ізобарів та ізотонів
зрозуміти вплив ізотопів на середню атомну масу елемента; аналізувати інформацію про приклади, поширення, використання ізотопів ( в т.ч. радіоактивних хімічних елементів)

Ключові слова:

ізотопи
ізобари
ізотони
нукліди
середня атомна маса

План уроку

Актуалізація опорних знань та вмінь (5 хв.)
Проблемні запитання до теми, що вивчається (5 хв.).
Аналіз складу ізотопів, ізобарів, ізотонів (11 хв.).
Практикуємось (10 хв.).
Поширення і використання ізотопів (7 хв.).
Відповіді на проблемні запитання уроку (4 хв.).
Рефлексія (3 хв.).

1. Актуалізація опорних знань та вмінь

Дружня порада для вчителя

Тривалість: 5 хв.

Обговорюємо виконання учнями домашнього завдання. Розповідаємо про можливості скануючого електронного мікроскопу. Для цього вчитель може попередньо переглянути відео за покликанням: https://youtu.be/GY9lfO-tVfE (можна продемонструвати окремі моменти з відео за потреби).

За допомогою симулятора PhET моделюємо будову атома.

Учні презентують виконання попереднього домашнього завдання – модель роботи скануючого електронного мікроскопу, демонструють роботи, роблять висновки про можливості дослідження складу, структури, морфології поверхні різноманітних матеріалів на мікро- та нанорівнях.

Пригадуємо основні поняття з попереднього уроку виконуючи вправи на симуляторі PhЕТ: https://phet.colorado.edu/sims/html/build-an-atom/latest/build-an-atom_uk.html

2. Проблемні питання

Дружня порада для вчителя

Тривалість: 5 хв.

Задаємо проблемні питання учням, очікуємо від них висловлення гіпотез, проводимо «мозковий штурм», записуємо версії на початку уроку, щоб потім їх порівняти із висновками в кінці уроку.

Чи замислювались ви чому відносні атомні маси хімічних елементів – це дробові значення, а не цілі?
Чому на Вашу думку кількість відомих хімічних елементів у періодичній таблиці 118, а нуклідів елементів – понад 2200?

3. Аналіз складу ізотопів, ізобарів, ізотонів

Дружня порада для вчителя

Тривалість: 11 хв.

Заповнюємо спільно з учнями таблицю, аналізуємо її та підводимо учнів до самостійного формулювання поняття «ізотопи».

Після формулювання поняття «ізотопи», повертаємось до проблемних питань уроку, можливо в учнів з’явились нові припущення.

Розповідаємо про стабільні та нестабільні (радіоактивні) ізотопи хімічних елементів, наводимо приклади. За бажанням можна розкрити поняття «радіоактивний розпад», «період напіврозпаду».

Заповнюємо таблицю:

¹₁Н	²₁Н	³₁Н
Протій	Дейтерій	Тритій
р =	р =	р =
е =	е =	е =
А =	А =	А =
n =	n =	n =

Проводимо аналіз заповненої таблиці та спільно формулюємо визначення ізотопи – це нукліди одного хімічного елемента, які відрізняються нуклонними числами за рахунок різного числа нейтронів. Робимо висновок, що в ізотопах однакове число протонів.

Більшість хімічних елементів існують у вигляді кількох ізотопів. Деякі елементи мають лише один стабільний ізотоп (наприклад, Флуор-19, Алюміній-27), тоді як інші можуть мати десятки відомих ізотопів, як стабільних, так і нестабільних (радіоактивних). Деякі комбінації протонів і нейтронів у ядрі є стабільними, тобто такі нукліди існують протягом необмеженого часу і не розпадаються спонтанно. Багато комбінацій протонів і нейтронів є нестабільними. Такі нукліди зазнають радіоактивного розпаду, перетворюючись на інші нукліди з вивільненням енергії та певних частинок. Науковці можуть штучно створювати нові, часто дуже нестабільні, ізотопи вже відомих елементів шляхом ядерних реакцій. Це значно розширює кількість відомих нуклідів, більшість з яких є радіоактивними і існують протягом короткого часу. Існують теоретичні передбачення щодо існування стабільності серед надважких елементів, де певні комбінації протонів і нейтронів можуть призвести до відносно стабільних ядер. Однак більшість надважких елементів, синтезованих на сьогодні, є вкрай нестабільними.

Пробуємо аналогічним чином порівняти нукліди: ⁴⁰Ar, ⁴⁰K, ⁴⁰Ca. Це будуть ізобари, формулюємо спільно визначення, що ізобари – це нукліди різних хімічних елементів з однаковими нуклонними числами.

Дружня порада для вчителя

Порівнюємо між собою наступні нукліди, які є ізобарами та формулюємо визначення цього поняття, краще, щоб учні шляхом аналізу самостійно зробили це.

Подаємо учням принципи, за якими можна визначити, що нукліди є ізотонами і просимо виконати зворотню дію до попередніх – самостійно навести приклади ізотонів.

Аналізуємо разом з учнями, що є спільного в термінах «ізотопи», «ізобари», «ізотони» – це приставка «ізо-». Збираємо версії, що ця приставка може означати. Приставка «ізо-» є ключем до розуміння того, яка саме субатомна частинка або їх сума є однаковою у різних видах атомів, що розглядаються в цих термінах.

Щоб визначити, чи є два нукліди ізотонами, потрібно:

Визначити кількість нейтронів у кожному нукліді, віднявши кількість протонів (порядковий номер хімічного елемента) від нуклонного числа (сумарна кількість протонів і нейтронів).
Порівняти кількість нейтронів. Якщо вона однакова, а кількість протонів різна (що означає, що це різні хімічні елементи), то ці нукліди є ізотонами.

Завдання учнів: самостійно підібрати приклади ізотонів. Це можуть бути: ³⁹K та ⁴⁰Ca (число нейтронів 20, однакове, за різного числа протонів) або інші приклади.

Формулюємо визначення ізотони – це нукліди різних елементів, які мають однакове число нейтронів.

Аналізуємо спільне у термінах «ізотопи», «ізобари», «ізотони» – це приставка «ізо-» і спробуємо здогадатися, що саме вона означає у вивчених термінах.

Можна порекомендувати учням проаналізувати періодичну таблицю елементів та ізотопів, рекомендовану IUPAC https://www.ciaaw.org/pubs/Periodic_Table_Isotopes.pdf

4. Практикуємось

Дружня порада для вчителя

Тривалість: 10 хв.

Розв’язуємо розрахункові задачі:

Кристали силіцію є напівпровідниками, тому мають широке застосування у мікроелектроніці. Тисячі кристалів силіцію, об’єднаних у сонячну батарею, є джерелом електричної енергії на Землі та в Космосі (на штучних супутниках). Визначте відносну атомну масу Силіцію, який складається з трьох ізотопів: ²⁸Si, ²⁹Si, ³⁰Si із масовими частками відповідно 92,3%, 4,7%, 3,0%.

Джерело: Ілюстративний малюнок з мережі Інтернет (сонячна батарея).

Розв’язання:

Ar = Ar₁·ω₁ + Ar₂·ω₂ + Ar₃·ω₃

Ar (Si) = 28*0,923 + 29*0,047+ 30*0,03 =28,107

Відповідь: 28,107.

Елемент складається з двох ізотопів у співвідношенні 3:5. Ядро першого ізотопу містить 10 протонів і 12 нейтронів, ядро другого – 10 протонів і 10 нейтронів. Визначте хімічний елемент, про який йдеться у задачі. Яку атомну масу може мати цей елемент?

Розв’язання:

Визначаємо нуклонні числа ізотопів:

А₁ = 10+12=22

А₂ = 10+10 = 20

ω₁ / ω₂= 3/5 або

ω₁ = 37,5 %, ω₂ = 62,5 %

Ar = Ar₁·ω₁ + Ar₂·ω₂ = 22*0,375 + 20*0,625 = 20,75

Шуканий елемент – Неон

Відповідь: Ne; 20,75.

Дружня порада для вчителя

Картки можна роздрукувати у вигляді квадратів/кружечків на кольоровому папері одразу із позначеннями:

червоні – протони, на яких є позначення ₁¹p

сині – нейтрони, на яких є позначення ₀¹n

жовті – електрони, на яких є позначення _-1⁰e.

Кольори та варіанти позначень субатомних частинок можуть бути й інші. Картки із завданнями також є орієнтовними, можна змінити під власні уподобання.

Гра у парах/групах «Субатомні частинки».

Необхідно підготувати заздалегідь багато кольорових карток:

червоні – протони, на яких є позначення ₁¹p
сині – нейтрони, на яких є позначення ₀¹n
жовті – електрони, на яких є позначення _-1⁰e

Кожна пара/група отримує картки-завдання:

Картки “Ізотопи”:

Завдання 1: Складіть два різних атоми Карбону (C). Пам’ятайте, що всі атоми Карбону мають 6 протонів. Скільки нейтронів може бути в цих атомах? Які це будуть ізотопи? (Підказка: використовуйте масові числа 12 і 13).
Завдання 2: Складіть два ізотопи Оксигену (O). Атомний номер Оксигену – 8. Зробіть так, щоб вони відрізнялися за кількістю нейтронів. Назвіть їх. (Підказка: використовуйте масові числа 16 і 18).
Завдання 3: Побудуйте атом Урану-235. Скільки в ньому протонів, нейтронів та електронів? Тепер побудуйте атом Урану-238. Чим вони відрізняються?

Картки “Ізобари”:

Завдання 4: Складіть атом Нітрогену-14 (N) та атом Карбону-14 (C). Порівняйте їхню загальну кількість нуклонів (протонів + нейтронів). Що ви помітили? Як називаються такі атоми?
Завдання 5: Побудуйте атом Калію-40 (K) та атом Кальцію-40 (Ca). Скільки нуклонів у кожному з них? Чому вони є ізобарами, хоча це різні елементи?
Завдання 6: Складіть два різних атоми, які мають однакове масове число 37. Назвіть ці елементи.

Картки “Ізотони”:

Завдання 7: Складіть атом Карбону-13 (C) та атом Нітрогену-14 (N). Порівняйте кількість нейтронів у цих атомах. Як називаються такі атоми?
Завдання 8: Побудуйте атом Силіцію-30 (Si) та атом Фосфору-31 (P). Скільки нейтронів у кожному з них? Чому вони є ізотонами?
Завдання 9: Складіть два різних атоми, які мають по 8 нейтронів. Назвіть ці елементи та їхні масові числа.

5. Поширення і використання ізотопів: виконуємо дослідницьку діяльність «Слідами ізотопів»

Дружня порада для вчителя

Тривалість: 6 хв.

Заохочуємо дослідницьку діяльність, розвиваємо навички роботи з інформацією та її презентації, учні засвоюють практичне значення вивченої теми. Можна заздалегідь підготувати написи галузей використання ізотопів на листках і дати групам витягнути листок. Так вдасться охопити більший спектр напрямів застосування, щоб вони не повторювалися у випадку, якщо групи будуть самостійно шукати інформацію.

Учитель може робити акценти на використанні різних методів дослідження, в яких використовують стабільні або радіоактивні ізотопи, оцінювати користь і шкоду подібних методів.

Учні об’єднуються в невеликі групи та обирають певну галузь застосування ізотопів: медицина, археологія, енергетика, сільське господарство тощо. Завдання учнів: обрати один або кілька ізотопів певного хімічного елемента і дослідити їх поширення і застосування у різних галузях. Учні мають представити свої знахідки у формі короткого повідомлення, постера тощо.

Цікавими можуть бути такі приклади:

медицина: діагностика і лікування щитоподібної залози (Йод-131); позитронно-емісійна томографія (ПЕТ) (Флуор-18); лікування метастазів раку в кістках (Стронцій-90 та Радій-223) тощо;
археологія: радіовуглецеве датування (Карбон-14); калій-аргонове датування (Калій-40, Аргон-40); уран-торієве датування (Уран-238, Уран-235, Торій-230); ізотопний аналіз – співвідношення ізотопів в залежності від дієти, географічного походження, клімату та інших факторів (Карбон-12 та Карбон-13, Нітроген-14 та Нітроген-15, Стронцій-87 та Стронцій-88) тощо;
енергетика: ядерна енергетика (Уран-235, Плутоній-239, Торій-232); термоелектричні генератори (Плутоній-238, Стронцій-90); джерела тепла (Плутоній-238); термоядерна енергетика (Дейтерій, Тритій) тощо;
сільське господарство: дослідження живлення рослин (Фосфор-32 та Азот-15); боротьба зі шкідниками методом стерильних комах (Кобальт-60); вивчення водного балансу (Дейтерій, Оксиген-18) тощо.

6. Відповіді на проблемні запитання уроку

Дружня порада для вчителя

Тривалість: 4 хв.

Повертаємось до проблемних запитань, які поставив вчитель на початку уроку. Аналізуємо попередні гіпотези учнів, робимо висновки щодо правильності висунених гіпотез. Даємо відповіді на проблемні запитання уроку.

Пригадаємо із яких проблемних запитань розпочинали сьогоднішній урок і чи готові учні проаналізувати власні гіпотези, які вони висували на початку уроку. Даємо відповіді на проблемні питання уроку:

Атомна маса, наведена у періодичній таблиці є середнім значенням маси ізотопів хімічного елемента із врахуванням їх відсоткового вмісту (поширеності) у природі.
Кожен хімічний елемент може існувати у вигляді багатьох ізотопів, що відрізняються кількістю нейтронів. Ці ізотопи можуть бути як стабільними, так і нестабільними (радіоактивними), і багато з них можуть бути штучно синтезовані. Саме тому кількість відомих нуклідів значно перевищує кількість відомих хімічних елементів.

7. Рефлексія

Дружня порада для вчителя

Тривалість: до 4 хв.

Прийом має на меті визначити, що учням сподобалось на уроці, що їх найбільше зацікавило, що саме вони не зрозуміли.

«Плюс – мінус – цікаво»

Учні заповнюють таблицю:

+ факти, які сподобались на уроці	– те, що залишилось незрозумілим	? те, що зацікавило і хотілось би дізнатися детальніше

У вільний від відпочинку час

Дружня порада для вчителя

Мета завдання: перетворити навчання на гру; сприяти застосуванню знань на практиці; розвинути творче та критичне мислення; показати міждисциплінарність науки, демонструючи універсальність методу.

Форма виконання:

Учні можуть представити своє розслідування у формі:

Письмового звіту: опис справи, план розслідування, використані мічені атоми, методи виявлення, очікувані результати та висновки.

Презентації: коротке усне повідомлення з використанням слайдів, що ілюструють їхній план.

Короткої історії: описання процесу розслідування від імені наукового детектива.

Критерії оцінювання:

Розуміння суті методу мічених атомів.

Обґрунтованість вибору мічених атомів та методів їх виявлення для конкретної “справи”.

Логічність та реалістичність запропонованого плану розслідування.

Креативність та оригінальність у представленні матеріалу.

“Детективна історія з міченими атомами”

Завдання: Уявіть себе науковим детективом, який розслідує загадкову подію за допомогою методу мічених атомів. Оберіть одну з наведених нижче “справ” або придумайте свою:

Варіант 1: “Зникнення цукру” (Біологія/Хімія)

У шкільній їдальні зникла велика кількість цукру. Є підозри на кількох працівників. Як за допомогою методу мічених атомів можна встановити, хто з’їв цукор (або куди він зник)? Опишіть свій план розслідування, які мічені атоми ви б використали і як би ви виявили “злочинця” або місце зникнення.

Варіант 2: “Таємниця забруднення річки” (Екологія)

У річці виявлено невідоме забруднення. Є кілька ймовірних джерел: промислове підприємство вище за течією, сільськогосподарські поля та неофіційне сміттєзвалище на березі. Запропонуйте план розслідування з використанням мічених атомів, щоб визначити основне джерело забруднення. Які мічені речовини ви б використали і як би ви відстежували їх поширення?

Варіант 3: “Підробка антикваріату” (Хімія/Археологія)

Експерти запідозрили, що цінний антикварний металевий виріб є підробкою, виготовленою нещодавно з використанням сучасних матеріалів. Як за допомогою ізотопного аналізу можна довести або спростувати справжність артефакту? Які ізотопи ви б досліджували та які відмінності ви могли б очікувати між справжнім та підробленим виробом?

Завантажити матеріал (PDF)

Урок 11. Ізотопи. Ізобари. Ізотони

Робочий аркуш учнівства

Очікувані результати

Очікувані результати для учнівства:

Я розумію, що таке «ізотопи», «ізобари», «ізотони».
Я знаю як визначити число протонів, нейтронів та електронів у складі ізотопів, ізобарів, ізотонів, формулюю їх визначення та відмінності між ними.
Я вмію розрахувати середню атомну масу хімічного елемента, знаючи вміст ізотопів (і подібні задачі).
Я розумію, чому число відомих нуклідів елементів більше за число відкритих хімічних елементів.
Я усвідомлюю практичну значущість ізотопів.

Ключові слова:

ізотопи
ізобари
ізотони
нукліди
середня атомна маса

План уроку

Актуалізація опорних знань та вмінь (5 хв.)
Проблемні запитання до теми, що вивчається (5 хв.).
Аналіз складу ізотопів, ізобарів, ізотонів (11 хв.).
Практикуємось (10 хв.).
Поширення і використання ізотопів (7 хв.).
Відповіді на проблемні запитання уроку (4 хв.).
Рефлексія (3 хв.).

1. Актуалізація опорних знань та вмінь

2. Проблемні питання

Чи замислювались ви чому відносні атомні маси хімічних елементів – це дробові значення, а не цілі?
Чому на Вашу думку кількість відомих хімічних елементів у періодичній таблиці 118, а нуклідів елементів – понад 2200?

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

3. Аналіз складу ізотопів, ізобарів, ізотонів

Заповнюємо таблицю:

¹₁Н	²₁Н	³₁Н
Протій	Дейтерій	Тритій
р =	р =	р =
е =	е =	е =
А =	А =	А =
n =	n =	n =

Щоб визначити, чи є два нукліди ізотонами, потрібно:

Визначити кількість нейтронів у кожному нукліді, віднявши кількість протонів (порядковий номер хімічного елемента) від нуклонного числа (сумарна кількість протонів і нейтронів).
Порівняти кількість нейтронів. Якщо вона однакова, а кількість протонів різна (що означає, що це різні хімічні елементи), то ці нукліди є ізотонами.

Формулюємо визначення ізотони – це нукліди різних елементів, які мають однакове число нейтронів.

4. Практикуємось

Розв’язуємо розрахункові задачі:

Кристали силіцію є напівпровідниками, тому мають широке застосування у мікроелектроніці. Тисячі кристалів силіцію, об’єднаних у сонячну батарею, є джерелом електричної енергії на Землі та в Космосі (на штучних супутниках). Визначте відносну атомну масу Силіцію, який складається з трьох ізотопів: ²⁸Si, ²⁹Si, ³⁰Si із масовими частками відповідно 92,3%, 4,7%, 3,0%.

Джерело: Ілюстративний малюнок з мережі Інтернет (сонячна батарея).

Елемент складається з двох ізотопів у співвідношенні 3:5. Ядро першого ізотопу містить 10 протонів і 12 нейтронів, ядро другого – 10 протонів і 10 нейтронів. Визначте хімічний елемент, про який йдеться у задачі. Яку атомну масу може мати цей елемент?

Гра у парах/групах «Субатомні частинки».

Необхідно підготувати заздалегідь багато кольорових карток:

червоні – протони, на яких є позначення ₁¹p
сині – нейтрони, на яких є позначення ₀¹n
жовті – електрони, на яких є позначення _-1⁰e

Кожна пара/група отримує картки-завдання:

Картки “Ізотопи”:

Завдання 1: Складіть два різних атоми Карбону (C). Пам’ятайте, що всі атоми Карбону мають 6 протонів. Скільки нейтронів може бути в цих атомах? Які це будуть ізотопи? (Підказка: використовуйте масові числа 12 і 13).
Завдання 2: Складіть два ізотопи Оксигену (O). Атомний номер Оксигену – 8. Зробіть так, щоб вони відрізнялися за кількістю нейтронів. Назвіть їх. (Підказка: використовуйте масові числа 16 і 18).
Завдання 3: Побудуйте атом Урану-235. Скільки в ньому протонів, нейтронів та електронів? Тепер побудуйте атом Урану-238. Чим вони відрізняються?

Картки “Ізобари”:

Завдання 4: Складіть атом Нітрогену-14 (N) та атом Карбону-14 (C). Порівняйте їхню загальну кількість нуклонів (протонів + нейтронів). Що ви помітили? Як називаються такі атоми?
Завдання 5: Побудуйте атом Калію-40 (K) та атом Кальцію-40 (Ca). Скільки нуклонів у кожному з них? Чому вони є ізобарами, хоча це різні елементи?
Завдання 6: Складіть два різних атоми, які мають однакове масове число 37. Назвіть ці елементи.

Картки “Ізотони”:

Завдання 7: Складіть атом Карбону-13 (C) та атом Нітрогену-14 (N). Порівняйте кількість нейтронів у цих атомах. Як називаються такі атоми?
Завдання 8: Побудуйте атом Силіцію-30 (Si) та атом Фосфору-31 (P). Скільки нейтронів у кожному з них? Чому вони є ізотонами?
Завдання 9: Складіть два різних атоми, які мають по 8 нейтронів. Назвіть ці елементи та їхні масові числа.

5. Поширення і використання ізотопів: виконуємо дослідницьку діяльність «Слідами ізотопів»

Цікавими можуть бути такі приклади:

медицина: діагностика і лікування щитоподібної залози (Йод-131); позитронно-емісійна томографія (ПЕТ) (Флуор-18); лікування метастазів раку в кістках (Стронцій-90 та Радій-223) тощо;
археологія: радіовуглецеве датування (Карбон-14); калій-аргонове датування (Калій-40, Аргон-40); уран-торієве датування (Уран-238, Уран-235, Торій-230); ізотопний аналіз – співвідношення ізотопів в залежності від дієти, географічного походження, клімату та інших факторів (Карбон-12 та Карбон-13, Нітроген-14 та Нітроген-15, Стронцій-87 та Стронцій-88) тощо;
енергетика: ядерна енергетика (Уран-235, Плутоній-239, Торій-232); термоелектричні генератори (Плутоній-238, Стронцій-90); джерела тепла (Плутоній-238); термоядерна енергетика (Дейтерій, Тритій) тощо;
сільське господарство: дослідження живлення рослин (Фосфор-32 та Азот-15); боротьба зі шкідниками методом стерильних комах (Кобальт-60); вивчення водного балансу (Дейтерій, Оксиген-18) тощо.

6. Відповіді на проблемні запитання уроку

Атомна маса, наведена у періодичній таблиці є середнім значенням маси ізотопів хімічного елемента із врахуванням їх відсоткового вмісту (поширеності) у природі.
Кожен хімічний елемент може існувати у вигляді багатьох ізотопів, що відрізняються кількістю нейтронів. Ці ізотопи можуть бути як стабільними, так і нестабільними (радіоактивними), і багато з них можуть бути штучно синтезовані. Саме тому кількість відомих нуклідів значно перевищує кількість відомих хімічних елементів.

7. Рефлексія

«Плюс – мінус – цікаво»

Учні заповнюють таблицю:

+ факти, які сподобались на уроці	– те, що залишилось незрозумілим	? те, що зацікавило і хотілось би дізнатися детальніше

У вільний від відпочинку час

“Детективна історія з міченими атомами”

Варіант 1: “Зникнення цукру” (Біологія/Хімія)

У шкільній їдальні зникла велика кількість цукру. Є підозри на кількох працівників. Як за допомогою методу мічених атомів можна встановити, хто з’їв цукор (або куди він зник)? Опишіть свій план розслідування, які мічені атоми ви б використали і як би ви виявили “злочинця” або місце зникнення.

Варіант 2: “Таємниця забруднення річки” (Екологія)

У річці виявлено невідоме забруднення. Є кілька ймовірних джерел: промислове підприємство вище за течією, сільськогосподарські поля та неофіційне сміттєзвалище на березі. Запропонуйте план розслідування з використанням мічених атомів, щоб визначити основне джерело забруднення. Які мічені речовини ви б використали і як би ви відстежували їх поширення?

Варіант 3: “Підробка антикваріату” (Хімія/Археологія)

Експерти запідозрили, що цінний антикварний металевий виріб є підробкою, виготовленою нещодавно з використанням сучасних матеріалів. Як за допомогою ізотопного аналізу можна довести або спростувати справжність артефакту? Які ізотопи ви б досліджували та які відмінності ви могли б очікувати між справжнім та підробленим виробом?

Завантажити матеріал (PDF)

Ділись та обговорюй важливе