האלקטרון Hotel

סקירה כללית על הפעילות

אולי החלק הקשה ביותר במבנה האטומי הוא ההבנה הנוכחית של האופן שבו מסדרים אלקטרונים מחוץ לגרעין. בדרך כלל סטודנטים מגיעים לכימיה שנוח להם עם הרעיון של אלקטרונים המקיפים את הגרעין כמו כוכבי לכת סביב שמש. למרות שידוע כי רעיון זה אינו נכון במשך כמעט 100 שנה, הוא נמשך בגלל הקלות בה אנשים יכולים להתייחס אליו. כדאי להשתמש באנלוגיה כדי לעזור לתלמידים להבין שאלקטרונים מסתובבים במרחב תלת מימדי, מסודרים על ידי הגדלת האנרגיה הפוטנציאלית ומתוארים על ידי ענני הסתברות.

בפעילות זו התלמידים ייצרו ייצוג חזותי של רמות האנרגיה האלקטרונית . הדוגמה שצוינה לעיל משתמשת באנלוגיה של מלון עם מספר קומות. סטודנטים יכולים לעבוד עם אנלוגיה זו, או לבוא בעצמם. זוהי דרך נהדרת להעביר את התלמידים מדגם מערכת השמש הלא מושלמת למשהו מורכב אך מדויק יותר.

אלקטרונים עם האנרגיה הפחות פוטנציאלית נמצאים בקרבת הגרעין. ככל שהמרחק בין הגרעין לאלקטרונים גדל, האנרגיה הפוטנציאלית עולה. במקום בו התלמידים עשויים להתפתות לדבר על "טבעות" של אלקטרונים, האלקטרונים למעשה מסודרים לרמות אנרגיה ותת-גבהים. תת - הקומות הן קבוצות של אורביטלים, ענני חלל המנבאים את הסיכוי של 90% לאתר את האלקטרון. ענני ההסתברות הללו נקבעים באופן מתמטי.

אם כי לא אנלוגיה מושלמת, ניתן לדמות זאת למלון אלקטרונים. רצפות המלון היו מייצגות רמות אנרגיה, כל אחת מהן רחוקה יותר מקומת הקרקע, או הגרעין. בכל קומה יהיו אגפים שהם תת-שכבות ובתוך הכנפיים חדרים, או אורביטלים. חדר עשוי להכיל 0, 1 או 2 אלקטרונים. המלון יאכלס את החדרים, הכנפיים והרצפות בסדר הגדלת האנרגיה, בדיוק כפי שעיקרון Aufbau מתאר את בניית האלקטרונים לפי אנרגיה.