Физиканы химиямен байланыстыра оқыту

Физика мен химия ғылым ретінде бір-бірін өзара толықтырып отыратыны мәлім. Өйткені бұл екі ғылым табиғаттағы құбылыстар мен процестерді өз тұрғыларынан қарастырады. Физика мен химия үшін өте маңызды ортақ ұғымдардың қатарына зат, масса, салмақ, энергия ұғымдары, сондай-ақ энергияның, электр зарядының, электр өрісінің сақталуы және айналу заңы, т.б жататыны мәлім.

Физика мен химияның пәнаралық аса маңызды теориялық байланыстары екеуінде бірдей: молекулалық-кинетикалық және электрондық теорияны, атом құрлысы теориясын, т.б оқып үйренуде айқын көрініс алады. Атомдық-молекулалық теорияның элементтерін 7 класта оқып үйренеді, мұның өзі химияны оқытуға елеулі көмек көрсетеді. Молекула ұғымы кейін атомдар, химиялық элементтер мен валенттілік туралы ұғымдардың негізінде 8 класта дамытылады. Атом мен молекула туралы ұғымдарды дамыту үшін химиялық формулаларды енгізудің, заттардық және химиялық реакциялардың химиялық қасиетін оқып үйренудің маңызы бар.

Физикадан есеп шығарғанда кейде химиялық формула бойынша есеп шығаруға тура келеді. Сондай есептердің бір мысалы: молекулалық салмақты есептеп шығару, күрделі заттарға қосылған элементтердің мөлшерін анықтау. Міне, осындай есептерді өрнектеп жазғанда физика мен химияға ортақ жазу түрінің, ортақ жұмыс жүргізу ретінің, ортақ қысқартылған белгілердің және басқалардың болуы үлкен маңыз атқарады. Бұл жөнінде бірдей қалып жоқ, дегенмен фихикалық-химиялық ұғым беретін әріптерді және таңбаларды біркелкі жазу дәстүрін сақтау керек, қалай болса солай жазуға болмайды. Қысқартып жазғанда физика мен химияға ортақ мынадай қысқарту таңбаларының қолданылатыны белгілі.

А- атомдық салмақ, мысалы А_Fe= 56 о.б.

М- молекулалық салмақ, мысалы М_СО2 = 44 о.б.

Р - заттың салмағы, мысалы Н₂= 2 г.

С - ерітіндінің проценттік концентрациясы, мысалы С=5°/о

Жай және күрделі заттардың молекулалық салмағын есептеп шығару жөніндегі есептер оқушыларға олар физика формулаларының мәнін түсінгеннен кейін және оларды оқуға шамалы дағды алғаннан соң берілуге тиіс. "Молекулалық салмақ” ұғымына мынадай жеңіл мысал арқылы кірісуге болады: ол үшін оқушыларға 0 белгісі нені білдіретіндігін естеріне түсіріңдер делінеді. Одан кейін тақтаға оттегі молекуласының формуласы жазылады және оттегі бірлігімен өлшенген атомдық салмағын біле отырып, оттегі молекуласының салмағын сол өлшем бірлігімен есептеп шығаруға бола ма деген сұрақ қойылады. Оттегі бірлігімен өлшенген атом салмағы, атомдық салмақ деп аталатындығы анықталады. Содан соң, оттегі бірлігімен өлшенген зат молекуласының салмағы қалайша аталады деген сұрақ қоюға болады. Сөйтіп, "Молекулалық салмақ" де-ген түсінік тұжырымдалып шығарылады. Әрине, молекулалық салмақ тәжірибе арқылы табылады, дегенмен заттың формуласы белгілі болса, молекулалық салмақты молекула құрамына кірген барлық атомдар салмағының жиынтығы ретінде есептеп шығаруға болады. Бұл анықталып отырған ұғымдар, шамалар физикадағы негізгі ұгымдар. Сөйтіп химия физикалық кейбір шамалар мен ұғымдардың түсінігін кеңірек ашып беруге көмектеседі.

3 сурақ

Атом қүрамына оң зарядты бөлшектер кіретінін 1911 жылы ағылшын ғалымы Э. Резерфорд тәжірибе арқылы дәлелдеді Орасан көп атомдар арқылы өткен сәулелердің тек кейбіреулёрі ғана бағытын өзгертеді. Бұдан атомның құрамындағы оң зарядтар шоғырлапған белшектің көлемі өте кіщкентай екенін байқауға болады.

Осы тәжірибе негізінде Э. Резерфорд атомның планетарлық  теориясын ұсынды. Бұл теория бойынша атомның ортасында оң. зарядталған ядро болады, оны электрондар орбиталар бойынша айналып жүреді.

 Атом электро нейтрал болғандықтан ядродағы оң зарядтардың саны, оны айналып жүрген электрондар зарядтарының са-нына тең. Электрондар массасы өте аз шама болғандықтан, атомның барлық массасы ядроға шоғырланған. Ядроның көлемі атомға қарағанда өте кішкентайЖгер атом, ядро, электрон шар тәрізді десек, атомның диаметрі 10¹⁰ м, ал ядроның диаметрі 10~¹⁵ м болады, яғни ядро атомынан 100 000 есе кіші болады.

Бұдан былайғы зерттеулер ядродағы оң зарядтардың саны Д.М. Менделеевтің периодтық жүйесіндегі элементтің реттік номеріне тең екенін керсетті.

Сонымен элемент атомы ядросындағы оң зарядтардың саны  жете оны айналып жүретін электрондардың саны элементтің. реттік нөміріне тең. Мысалы, кальцийдің периодтық жүйедегі реттік нөмірі 20. Бүдан кальций атомының ядросында 20 оқ за-ряд бар екенін және оны 20 электрон электрондық қабаттарда. айналып жүретініы білуге болады.

Атомдардың электрондық құрылысы Н. Борусынғанатомқүрылысыныңтеориясы алуан түрлі болада деп тұжырым жасаған.

Э. Резерфордтың атом қүрылысының планетарлық теориясы атомның оң зарядты бөлшектері мен негізгі массасы көлемі өте кішкентай ядроға жинақталғанын, ал электрондар электрондық қабаттарда ядроны айналып жүретінін көрсетті. Э. Резерфорд теориясының мынадай кемшіліктері болды: біріншіден, электро-динамика заңдарына сәйкес, ядроны айналып жүрген электрон үздіксіз энергия бөлудің нәтижесінде энергия орын тауысып ядроға қүлап түсер еді де, атом жойылар еді, бірақ атом жойыл-майтын түрақты жүйе. Екіншіден, электрон спираль бойынша қозғалғанда атом энергиясы да үздіксіз азайып, атомның спектрі де үздіксіз болу керек еді, бірақ тәжірибе барлық атомдардын, спектрлерінің сызықша тәріздес екеыін дәлелдеп отыр. Бұл ай-тылғандардан классикалық физиканың заңдары атом қүрылы-сының қүбылыстарын түсіндіре алмайтынын көрсетті. ^ч;_ь ^1913 жылы Дания ғалымы.Нильс Бор сутек атомы құрылы-сының теориясын ұсынды. Бұл теорияны жасауда ол 3. Резер-фордтың планетарлық моделін және М. Плаңктың сәуле шығарудың кванттық теориясын негізге алды. Кванттық теория бойынша заттар энергияны жеке-жеке порцріялар — кванттар түрінде сіңіреді немесе бөліп шығарады: мұнда һ — Планк тұрақтысы, V — тербеліс жиілігі. Бор электронның ядроға құламайтъін себебі электрон ядроны аиналғанда паида болатын орталықтан тебетін күш электронның ядроға тартылу күшімен —теңестіріліп түрады деген пікірге келді:

Ч.Бордың II постулаты. Электрон бір тұрақты орбитадан екін-ый тұрақты орбитаға көшкенде атом квант түрінде энергия сіңі-реді немесе бөліп шығарады:Е = һ-у, мұндағыV — тербеліс жиілігі.

Электрон жақын орбитадан алыс орбитаға көшкенде атсш квант түрінде энергия сіңіреді, ал электрон алыс орбитадан жа-қын орбитаға көшкенде атом энергия бөліп шығарады.

Сутек атомы үшін п=\ болса, оны атомның қалыпты күйі дейді, ал гс = 2, 3, 4 болса, атомның қозған күйі дейді.

Қозған күйде электрон өте аз уақыт болады да квант түрінде знергия бәліп шығарып, қайтадан қалыпты (түрақты) күйге кө-шеді. Бор электрон тек материалдық бөлшек, ол ядроыы белгілі орбпта бойыиша айиалып жүреді деп есептеді. Бүл Бор теория-сының кемшіліктері еді.Кванттық мехаиика т ұ рғ ы с ы н а на т о м д а р -дағыэлектрондардыңкүйі.

Кванттық механика — микробөлшектердің — молекулалар-дық, атомдардың қозғалыстары мен әрекеттесулерін зерттейді.

Кванттық теория бойынша электрон әрі материалдық бөлшек-тің, әрі толқынньщ қасиеттерін көрсетеді.

Оның материалдық бөлшек сияқты белгілі массасы болады, қысым туғызады, сонымен бірге электрондар қозғалғанда тол-қындық қүбылыстар байқалады.

Толқындық қасиеттері бар электрон өте шапшаң қозғалып ядро төңірегіндегі кеңістіктің кез келген бөлігінде бола алады. Сондықтан қазіргі көзқарас бойынша электрон ядро төңірегінде белгілі тығыздығы бар теріс зарядтардың электрон бүлтыы түзеді.

Электрон бұлтының мөлшерін, пішінін және кеңістіктегі ор-паласу бағытын көрсететін электронның күйін атомдық электрондық орбиталь дейді. Сондықтан бүдан былай орбита, электрон бұлты деген терминдердің орнына о р б и т а л ь деген термин қолданылады.

Орбитальдар бір-бірінен өздерінің энергиялары, пішіндері және кеңістіктегі орналасу бағыттары арқылы ажыратылады және бүл жағдайлар электрон қасиеттерінің кваыттық сипатын көрсетеді^ондықтан электронның атомдағы күйін 4 квант сан-дарының мәндері-сипаттайды.

Билет32

2 сұрақ