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?
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 |
|
Max. aantal lessen |
| Engage |
Activiteit 1 |
0,5 |
| |
Activiteit 2 |
0,5 |
| Explore |
Activiteit 3 |
3 |
Explain
|
Activiteit 4
Activiteit 5
Activiteit 6 |
2
|
| Elaborate |
Activiteit 7 |
0,5 |
| Evaluate |
Activiteit 8 |
0,5 |
| |
Totaal |
7 |
Teamboekje
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?
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.
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...
- 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.
- 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
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.
- ‘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?
- Hoe ontdekte Lavoisier dat water te splitsen is in twee stoffen?
- ‘Het bijzondere is ook, dat het periodiek systeem niet alleen beschrijvend, maar ook voorspellend werkt.’ Wat wordt hiermee bedoeld? Geef een voorbeeld.
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:
Zoek zelf naar bronnen.
Voorbeelden van bronnen:
Er zijn ook veel youtube video’s te vinden, bijvoorbeeld:
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.
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
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
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.
- Leg in een tekening uit hoe het atoommodel van Dalton eruit ziet.
- 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.
- Teken hoe je met dit model uit kunt leggen dat stoffen zich met elkaar kunnen verbinden en een nieuwe stof vormen.
- Welke vragen heb je? (Bijvoorbeeld: hoe zwaar zijn deze atomen dan?)
- 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 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
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.
- Teken een atoommodel dat de resultaten van Thomson kan verklaren.
- Welke vragen heb je? Bijvoorbeeld: waar zit de positieve lading?
- 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 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
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.
- Waarom verwachtte Rutherford dat de alfadeeltjes (bijna) rechtdoor zouden gaan?
- Teken een atoommodel dat de resultaten van Rutherford kan verklaren.
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.)
De lijst van mendelejev (1871)
Activiteit 7 - Teamopdracht
Aan de slag 7: Mendelejev en het periodiek systeem - teamopdracht
- 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.
- Waar is het atoommodel een model van?
- 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.
- Welke vraag riep het atoommodel van Thomson op? Wat was de voorspellende waarde?
- 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.
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.
- 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.
- 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
Wil je oefenen met oudere examenvragen?
Log dan in bij ExamenKracht.
