Aperçu de L'activité
La partie la plus difficile à comprendre de la structure atomique est peut-être la compréhension actuelle de la façon dont les électrons sont disposés en dehors du noyau. En chimie, les étudiants sont généralement à l’aise avec l’idée que des électrons gravitent autour du noyau comme des planètes autour du soleil. Bien que cette idée soit connue pour être incorrecte depuis près de 100 ans, elle persiste en raison de la facilité avec laquelle les gens peuvent la comprendre. Il est utile d'utiliser une analogie pour aider les élèves à comprendre que les électrons se déplacent dans un espace tridimensionnel, organisés en augmentant l'énergie potentielle et décrits par des nuages de probabilité.
Dans cette activité, les élèves créeront une représentation visuelle des niveaux d'énergie des électrons . L'exemple ci-dessus utilise l'analogie d'un hôtel à plusieurs étages. Les étudiants peuvent travailler avec cette analogie ou proposer la leur. C'est un excellent moyen de faire passer les étudiants du modèle du système solaire imparfait à quelque chose de compliqué mais de plus précis.
Les électrons avec le moins d'énergie potentielle se trouvent près du noyau. À mesure que la distance entre le noyau et les électrons augmente, l'énergie potentielle augmente également. Là où les élèves pourraient être tentés de parler d’anneaux d’électrons, ceux-ci sont en fait disposés en niveaux d’énergie et en sous- niveaux . Les sous- niveaux sont des ensembles d'orbitales, des nuages d'espace qui prédisent les 90% de chances de localiser l'électron. Ces nuages de probabilité sont déterminés mathématiquement.
Bien que ce ne soit pas une analogie parfaite, cela peut être comparé à un hôtel électronique. Les étages de l'hôtel représenteraient des niveaux d'énergie, chacun plus éloigné du rez-de-chaussée ou du noyau. Chaque étage aurait des ailes qui sont des sous-niveaux et à l'intérieur des ailes se trouvaient des chambres ou des orbitales. Une pièce peut contenir 0, 1 ou 2 électrons. L’hôtel peuplerait les chambres, les ailes et les étages par ordre croissant d’énergie, comme le principe d’Aufbau décrit l’accumulation d’électrons en fonction de l’énergie.
Instructions de Modèle et de Classe
(Ces instructions sont entièrement personnalisables. Après avoir cliqué sur "Copier l'activité", mettez à jour les instructions dans l'onglet Modifier du devoir.)
Instructions aux étudiants
Créez une représentation visuelle des niveaux d'énergie des électrons à l'aide d'une analogie avec un hôtel. Chaque étage correspond à un niveau d'énergie, le rez-de-chaussée constituant le noyau.
- Cliquez sur "Démarrer l'assignation".
- Étiquetez les lignes avec le 1er niveau d'énergie jusqu'au 4ème niveau d'énergie.
- Nommez les colonnes "S Orbitale", "P Orbitale", "D Orbitale" et "F Orbitale".
- Utilisez la métaphore de l'hôtel pour décrire la manière dont les électrons sont triés par niveau d'énergie.
- Créez des illustrations pour sauvegarder vos explications en utilisant différentes scènes, éléments et personnages.
- Enregistrez et soumettez votre story-board.
Référence au Plan de Leçon
Aperçu de L'activité
La partie la plus difficile à comprendre de la structure atomique est peut-être la compréhension actuelle de la façon dont les électrons sont disposés en dehors du noyau. En chimie, les étudiants sont généralement à l’aise avec l’idée que des électrons gravitent autour du noyau comme des planètes autour du soleil. Bien que cette idée soit connue pour être incorrecte depuis près de 100 ans, elle persiste en raison de la facilité avec laquelle les gens peuvent la comprendre. Il est utile d'utiliser une analogie pour aider les élèves à comprendre que les électrons se déplacent dans un espace tridimensionnel, organisés en augmentant l'énergie potentielle et décrits par des nuages de probabilité.
Dans cette activité, les élèves créeront une représentation visuelle des niveaux d'énergie des électrons . L'exemple ci-dessus utilise l'analogie d'un hôtel à plusieurs étages. Les étudiants peuvent travailler avec cette analogie ou proposer la leur. C'est un excellent moyen de faire passer les étudiants du modèle du système solaire imparfait à quelque chose de compliqué mais de plus précis.
Les électrons avec le moins d'énergie potentielle se trouvent près du noyau. À mesure que la distance entre le noyau et les électrons augmente, l'énergie potentielle augmente également. Là où les élèves pourraient être tentés de parler d’anneaux d’électrons, ceux-ci sont en fait disposés en niveaux d’énergie et en sous- niveaux . Les sous- niveaux sont des ensembles d'orbitales, des nuages d'espace qui prédisent les 90% de chances de localiser l'électron. Ces nuages de probabilité sont déterminés mathématiquement.
Bien que ce ne soit pas une analogie parfaite, cela peut être comparé à un hôtel électronique. Les étages de l'hôtel représenteraient des niveaux d'énergie, chacun plus éloigné du rez-de-chaussée ou du noyau. Chaque étage aurait des ailes qui sont des sous-niveaux et à l'intérieur des ailes se trouvaient des chambres ou des orbitales. Une pièce peut contenir 0, 1 ou 2 électrons. L’hôtel peuplerait les chambres, les ailes et les étages par ordre croissant d’énergie, comme le principe d’Aufbau décrit l’accumulation d’électrons en fonction de l’énergie.
Instructions de Modèle et de Classe
(Ces instructions sont entièrement personnalisables. Après avoir cliqué sur "Copier l'activité", mettez à jour les instructions dans l'onglet Modifier du devoir.)
Instructions aux étudiants
Créez une représentation visuelle des niveaux d'énergie des électrons à l'aide d'une analogie avec un hôtel. Chaque étage correspond à un niveau d'énergie, le rez-de-chaussée constituant le noyau.
- Cliquez sur "Démarrer l'assignation".
- Étiquetez les lignes avec le 1er niveau d'énergie jusqu'au 4ème niveau d'énergie.
- Nommez les colonnes "S Orbitale", "P Orbitale", "D Orbitale" et "F Orbitale".
- Utilisez la métaphore de l'hôtel pour décrire la manière dont les électrons sont triés par niveau d'énergie.
- Créez des illustrations pour sauvegarder vos explications en utilisant différentes scènes, éléments et personnages.
- Enregistrez et soumettez votre story-board.
Référence au Plan de Leçon
Conseils sur l'Hôtel Electron : Niveaux d'énergie des électrons
Comment relier l'analogie de l'hôtel électronique aux objets de la classe du monde réel ?
Rendez les concepts abstraits concrets en utilisant des objets familiers de la classe pour représenter les niveaux d'énergie, sous-niveaux et orbitales, aidant les élèves à visualiser la disposition des électrons de manière pratique.
Rassemblez des matériaux simples pour votre démonstration
Utilisez des blocs colorés, des gobelets empilables ou des boîtes pour représenter les étages de l'hôtel (niveaux d'énergie), avec des contenants ou enveloppes plus petites pour les ailes et les chambres. Étiquetez-les clairement pour renforcer la terminologie et faciliter la compréhension des élèves.
Attribuez des rôles ou objets pour les électrons et leur arrangement
Permettez aux élèves d'utiliser des jetons, des perles ou des notes adhésives comme électrons. Faites qu'ils 'se registrent' dans les chambres (boîtes/gobelets) en suivant le même principe de Aufbau, imitant la façon dont les électrons remplissent les niveaux d'énergie des atomes.
Guide les élèves pour remplir le modèle d'hôtel en utilisant des configurations électroniques
Défiiez les élèves à placer les 'électrons' dans la séquence correcte, en commençant par le niveau d'énergie le plus bas et en remontant. Posez des questions directrices sur pourquoi certaines 'chambres' se remplissent en premier pour encourager la réflexion critique.
Facilitez une discussion en classe pour relier le modèle à la structure atomique réelle
Amenez les élèves à comparer leur modèle d'hôtel aux configurations électroniques réelles. Souligner les limites et les avantages de l'analogie, et encourager les élèves à réfléchir sur la façon dont cette activité pratique a approfondi leur compréhension.
Questions fréquemment posées sur l'Hôtel Electron : Niveaux d'énergie des électrons
Quelle est l'analogie de l'hôtel pour les niveaux d'énergie des électrons ?
L'analogie de l'hôtel électronique compare la disposition des électrons autour du noyau à des étages, ailes et chambres d'un hôtel : les étages représentent les niveaux d'énergie, les ailes sont des sous-niveaux et les chambres sont des orbitales. Cela aide les étudiants à visualiser comment les électrons remplissent les niveaux d'énergie en augmentant, plutôt que d'orbiter comme des planètes.
Comment enseigner les niveaux d'énergie des électrons en utilisant une analogie d'hôtel ?
Pour enseigner les niveaux d'énergie des électrons avec une analogie d'hôtel, décrivez chaque étage comme un niveau d'énergie différent, les ailes comme des sous-niveaux et les chambres comme des orbitales. Les étudiants peuvent créer des diagrammes ou des dessins montrant comment les électrons remplissent les chambres en ordre, en insistant sur le fait que les étages inférieurs sont plus proches du noyau et que les électrons remplissent du sol vers le haut.
Pourquoi le modèle du système solaire des électrons est-il inexact ?
Le modèle du système solaire est inexact parce que les électrons n'orbittent pas le noyau selon des trajectoires fixes. Au lieu de cela, ils occupent des nuages de probabilités ou des orbitales définies par des niveaux et sous-niveaux d'énergie, avec leur position décrite mathématiquement plutôt que comme des orbites circulaires claires.
Qu'est-ce que le principe de Aufbau et comment se rapporte-t-il à la disposition des électrons ?
Le principe de Aufbau stipule que les électrons remplissent les orbitales en commençant par le niveau d'énergie le plus bas disponible, avant de passer à des niveaux plus élevés. Dans l'analogie de l'hôtel, cela signifie que les électrons remplissent d'abord les étages et les chambres les plus bas, en construisant en fonction de l'énergie.
Quelles sont les erreurs courantes que font les étudiants lorsqu'ils apprennent les niveaux d'énergie des électrons ?
Les étudiants imaginent souvent à tort que les électrons orbitent comme des planètes, ou parlent de 'anneaux' au lieu de niveaux d'énergie et de sous-niveaux. Utiliser des analogies comme l'hôtel électronique aide à corriger ces idées fausses en montrant que les électrons occupent des niveaux d'énergie et des orbitales spécifiques.
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Témoignages
« En utilisant le produit, ils étaient tellement enthousiastes et ils ont tellement appris... »– Bibliothécaire et professeur de technologie pédagogique de la maternelle à la 5e année
« Je fais une chronologie de Napoléon et je demande aux [étudiants] de déterminer si Napoléon était un bon ou un méchant ou quelque part entre les deux. »–Professeur d'histoire et d'éducation spécialisée
« Avec Storyboard That les élèves peuvent exprimer leur créativité et choisir parmi une multitude de visuels… Cela le rend vraiment accessible à tous les élèves de la classe. »–Enseignant de troisième année
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