This example focuses on AP Chemistr

This example focuses on AP Chemistry Curriculum Framework
Learning Objectives 1.5−1.8 and highlights how photoelectron
spectroscopy (PES) data can be used to build a model of
atomic subshells by exploring the energies of all of the electrons
in an atom. More detail about how to use this approach in an
AP class can be found in Concept Development Studies in
Chemistry 2013.19 In a typical lesson on atomic structure,
students are introduced to electron shells and the patterns of
electron configuration for elements by being told that electron
subshells correspond to orbitals of specific shapes and that
these shapes are named s, p, d, and f. They are often then told
that subshells and orbitals depend on what period and group
the element is located in on the periodic table. This causes
misconceptions as it is actually the opposite that is true: the
location of an element in the periodic table is determined by its
electron configuration, not vice versa. They are also given an
order by which orbitals are “filled” by following an increase in
energy sequence but without any justification for why this is the
case or how this order was determined.20−22
A typical lesson may include a mnemonic device, card sort or
some hands-on activity that helps students learn the “rules” for
“writing” the electron configuration for an element.23−25
Students can memorize this pattern but it does not provide a
mechanism for students to gain a conceptual understanding of
what these subshells are and why there is a limit on the number
of electrons in each shell.
In the Data First approach, the students are not told about
electron configuration but rather students explore the PES data
in Table 2 and identify trends by scanning the data line-by-line
and looking for patterns. The PES data used are all possible f irst
ionization energies of gaseous atoms. We can ask students what
they observe for hydrogen and helium. How many thresholds
are there? It is clear to the students why there is only one for
hydrogen. But why is there also only one for helium, when we
know it has two electrons? The students can conclude from the
data that both electrons must require an identical amount of
energy to be removed from the atom. Therefore, they must
have identical energies. Why are there two energies for lithium
when it has three electrons? Two electrons must have identical
energies while one has a different energy. Because the two
electrons in helium were also allowed to have identical energies,
perhaps this initial energy “level” can only accommodate two
electrons? If so, is the two-electron maximum true for all energy
levels? Beryllium, boron, and carbon seem to support this idea,
but nitrogen has only three distinct energies even though it
contains seven electrons, indicating that at least three electrons
must occupy the same energy level. In fact, an additional energy
level is not gained until after neon, indicating that six electrons are accommodated at this particular level. Analysis of the
photoelectron spectrum of argon provided in Figure 2
strengthens this interpretation and helps make yet another
pattern in the table of data more obvious.

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

ตัวอย่างนี้มุ่งเน้นไปที่ AP เคมีหลักสูตรกรอบ
วัตถุประสงค์การเรียนรู้ 1.5-1.8 และไฮไลท์วิธีโฟโตอิเล็กตรอน
สเปกโทรสโก (PES) ข้อมูลที่สามารถใช้ในการสร้างรูปแบบของ
subshells อะตอมโดยการสำรวจพลังงานทั้งหมดของอิเล็กตรอน
ในอะตอม รายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับวิธีการใช้วิธีการนี้ใน
ชั้น AP สามารถพบได้ในการศึกษาการพัฒนาแนวคิดใน
เคมี 2,013.19 ในบทเรียนทั่วไปเกี่ยวกับโครงสร้างอะตอม
นักเรียนจะนำไปอิเล็กตรอนเปลือกหอยและรูปแบบของ
การกำหนดค่าอิเล็กตรอนสำหรับองค์ประกอบโดยได้รับการบอกว่าอิเล็กตรอน
subshells สอดคล้องกับออร์บิทัของรูปทรงที่เฉพาะเจาะจงและ
รูปทรงเหล่านี้จะถูกตั้งชื่อวินาที, p, D และ F พวกเขามักจะได้รับแล้วบอก
ว่า subshells และออร์บิทัขึ้นอยู่กับระยะเวลาและสิ่งที่กลุ่ม
ธาตุตั้งอยู่ในตารางธาตุ นี้ทำให้เกิด
ความเข้าใจผิดในขณะที่มันเป็นจริงตรงข้ามที่เป็นจริง:
สถานที่ตั้งของธาตุในตารางธาตุจะถูกกำหนดโดยตัวของมัน
อิเล็กตรอนไม่ในทางกลับกัน พวกเขายังจะได้รับ
การสั่งซื้อโดยที่ orbitals เป็น "เต็ม" โดยต่อไปนี้การเพิ่มขึ้นใน
ลำดับพลังงาน แต่ไม่มีเหตุผลใด ๆ สำหรับเหตุผลนี้เป็น
กรณีหรือวิธีการสั่งซื้อนี้ได้รับการ determined.20-22
บทเรียนทั่วไปอาจรวมถึงอุปกรณ์ที่ช่วยในการจำบัตร ประเภทหรือ
บางมือในกิจกรรมที่จะช่วยให้นักเรียนได้เรียนรู้ "กฎ" สำหรับ
"การเขียน" อิเล็กตรอนสำหรับ element.23-25
​​นักเรียนสามารถจดจำรูปแบบนี้ แต่มันก็ไม่ได้ให้
กลไกสำหรับนักเรียนที่จะได้รับความเข้าใจความคิดของ
สิ่งที่ subshells เหล่านี้และเหตุผลที่มีการ จำกัด จำนวน
ของอิเล็กตรอนในเปลือกแต่ละ.
ในวิธีการที่ข้อมูลแรกนักเรียนจะไม่ได้บอกเกี่ยวกับ
การกำหนดค่าอิเล็กตรอน แต่นักเรียนสำรวจข้อมูล PES
ใน 2 โต๊ะและระบุแนวโน้มโดยการสแกนสายข้อมูล -by ออนไลน์
และกำลังมองหารูปแบบ ข้อมูล PES ที่ใช้เป็นไปได้ทั้งหมดฉ IRST
พลังงานไอออไนซ์ของอะตอมก๊าซ เราสามารถให้นักเรียนสิ่งที่
พวกเขาสังเกตสำหรับไฮโดรเจนและฮีเลียม วิธีเกณฑ์จำนวนมาก
จะมี? เป็นที่ชัดเจนให้กับนักเรียนว่าทำไมมีเพียงหนึ่งสำหรับ
ไฮโดรเจน แต่ทำไมยังมีเพียงหนึ่งสำหรับฮีเลียมเมื่อเรา
รู้ว่ามันมีสองอิเล็กตรอน? นักเรียนสามารถสรุปได้จาก
ข้อมูลที่มีอิเล็กตรอนทั้งต้องกำหนดจำนวนเงินเดียวกันของ
พลังงานที่จะถูกลบออกจากอะตอม ดังนั้นพวกเขาจะต้อง
มีพลังเหมือนกัน ทำไมจึงมีสองพลังงานลิเธียมสำหรับ
เมื่อมันมีสามอิเล็กตรอน? อิเล็กตรอนสองต้องมีเหมือนกัน
พลังงานในขณะที่มีการใช้พลังงานที่แตกต่างกัน เพราะทั้งสอง
อิเล็กตรอนในฮีเลียมนอกจากนี้ยังได้รับอนุญาตให้มีพลังเหมือนกัน
บางทีนี่อาจเริ่มต้นพลังงาน "ระดับ" เท่านั้นสามารถรองรับสอง
อิเล็กตรอน? ถ้าเป็นเช่นนั้นเป็นสูงสุดสองอิเล็กตรอนจริงสำหรับพลังงานทั้งหมด
ระดับ? เบริลเลียม, โบรอน, คาร์บอนและดูเหมือนจะสนับสนุนความคิดนี้
แต่ไนโตรเจนมีเพียงสามพลังงานที่แตกต่างกันแม้ว่าจะ
มีเจ็ดอิเล็กตรอนแสดงให้เห็นว่าอย่างน้อยสามอิเล็กตรอน
จะต้องครอบครองระดับพลังงานเดียวกัน ในความเป็นจริงการใช้พลังงานที่เพิ่มขึ้น
ในระดับที่ไม่ได้รับจนกระทั่งหลังจากนีออนแสดงให้เห็นว่าหกอิเล็กตรอนจะอาศัยในระดับนี้โดยเฉพาะ การวิเคราะห์
สเปกตรัมของโฟโตอิเล็กตรอนอาร์กอนให้ในรูปที่ 2
เสริมสร้างการตีความนี้และช่วยทำให้อีกหนึ่ง
รูปแบบในตารางของข้อมูลที่ชัดเจนมากขึ้น

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

ตัวอย่างนี้จะเน้นที่ AP เคมีโครงสร้างหลักสูตร
วัตถุประสงค์การเรียนรู้ 1 − 1.8 และเน้นวิธีการ photoelectron spectroscopy
( PES ) ข้อมูลที่สามารถใช้เพื่อสร้างแบบจำลองของอะตอม subshells
โดยการสำรวจพลังงานของอิเล็กตรอนในอะตอม
. รายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับวิธีการที่จะใช้วิธีการนี้ใน
เรียน AP สามารถพบได้ในการศึกษาการพัฒนาแนวความคิดใน
เคมี 201319 ในบทเรียนทั่วไป โครงสร้างอะตอม
นักเรียนแนะนำหอยอิเลคตรอนและรูปแบบขององค์ประกอบ
การจัดเรียงอิเล็กตรอนโดยการบอกว่า subshells อิเล็กตรอน
สอดคล้องกับวงโคจรของรูปร่างที่เฉพาะเจาะจงและ
รูปทรงเหล่านี้ชื่อ s , p , d และ F . พวกเขามักจะบอก
ที่ subshells วงโคจรและขึ้นอยู่กับ ในที่ระยะเวลาและกลุ่ม
ธาตุตั้งอยู่บนตารางธาตุ สาเหตุนี้
ความเข้าใจผิดมันเป็นตรงกันข้ามที่เป็นจริง :
ตำแหน่งของธาตุในตารางธาตุจะถูกกำหนดโดยการจัดเรียงอิเล็กตรอนของ
ไม่ในทางกลับกัน พวกเขายังได้รับการสั่งซื้อที่วงโคจร
" เติมเต็ม " ตามการเพิ่มขึ้นของ
ลำดับพลังงานแต่ไม่มีเหตุผลทำไมนี้คือ
กรณี หรือ ว่า คำสั่งนี้กำหนด 20 − 22
บทเรียนทั่วไปอาจรวมถึงอุปกรณ์ mnemonic , ไพ่เรียง หรือบางกิจกรรมภาคปฏิบัติ
ที่ช่วยให้นักเรียนเรียนรู้ " กฎ "
" เขียน " การจัดเรียงอิเล็กตรอนเป็นองค์ประกอบ 23 − 25
นักเรียนสามารถจดจำรูปแบบนี้ แต่มันไม่ได้ให้
กลไกสำหรับนักเรียนที่จะได้รับแนวคิดของ
สิ่งที่ subshells เหล่านี้และทำไมมันมีข้อจำกัดเกี่ยวกับจำนวนของอิเล็กตรอนในแต่ละเชลล์
.
ในข้อมูล แนวทางแรก นักเรียนจะไม่ได้บอกเกี่ยวกับการจัดเรียงอิเล็กตรอนแต่

นักศึกษาสำรวจข้อมูลเพื่อนในโต๊ะ 2 และระบุแนวโน้มโดยการสแกนข้อมูลที่บรรทัด
และมองหารูปแบบ การมองหาข้อมูลที่เป็นไปได้ทั้งหมด IRST F
พลังงานไอออไนเซชันของอะตอมแก๊สเราสามารถถามนักเรียนว่า
พวกเขาสังเกตไฮโดรเจนและฮีเลียม วิธีการหลายหญิง
มี มันเป็นที่ชัดเจนให้กับนักเรียน ทำไมมีเพียงหนึ่งสำหรับ
ไฮโดรเจน แต่ทำไมถึง มีเพียงหนึ่งในฮีเลียม เมื่อเรารู้ว่ามันมีอิเล็กตรอน
2 ? นักเรียนสามารถสรุปจากข้อมูลที่ทั้งอิเล็กตรอนต้อง

เหมือนกันของปริมาณพลังงานที่จะถูกลบออกจากอะตอม ดังนั้น พวกเขาต้อง
ได้พลังเหมือนกัน ทำไมมี 2 พลังสำหรับลิเธียม
เมื่อมันมี 3 อิเล็กตรอน ? สองอิเล็กตรอนต้องพลังเหมือนกัน
ในขณะที่หนึ่งที่มีพลังงานแตกต่างกัน เพราะสอง
อิเล็กตรอนในฮีเลียมยังอนุญาตให้มีพลังเหมือนกัน
บางทีนี้เริ่มต้นพลังงาน " ที่ระดับ " เท่านั้นที่สามารถรองรับ 2
อิเล็กตรอน ? ถ้าเป็นสองอิเล็กตรอนสูงสุดที่แท้จริงสำหรับทุกระดับของพลังงาน
? เบริลเลียม ,โบรอนและคาร์บอนที่ดูเหมือนจะสนับสนุนแนวคิดนี้
แต่ไนโตรเจนมีเพียงสามที่แตกต่างกันพลังงานแม้ว่า
มี 7 อิเล็กตรอนแสดงว่าอย่างน้อยสามอิเล็กตรอน
จะต้องอยู่ในระดับพลังงานเดียวกัน ในความเป็นจริง , ระดับพลังงาน
เพิ่มเติมคือ ไม่รับ จนกระทั่ง นีออน แสดงให้เห็นว่า 6 อิเล็กตรอน อาศัยในระดับนี้โดยเฉพาะ การวิเคราะห์
สเปกตรัมของอาร์กอน photoelectron ให้ในรูป 2
เสริมสร้างการตีความนี้และช่วยให้อีก
รูปแบบของตารางในข้อมูลที่ชัดเจนมากขึ้น