ربما يكون الجزء الأكثر صعوبة في التركيب الذري هو الفهم الحالي لكيفية ترتيب الإلكترونات خارج النواة. يأتي الطلاب عمومًا إلى الكيمياء مرتاحين لفكرة الإلكترونات التي تدور حول النواة مثل الكواكب المحيطة بالشمس. على الرغم من أنه من المعروف أن هذه الفكرة غير صحيحة منذ ما يقرب من 100 عام ، إلا أنها لا تزال قائمة بسبب السهولة التي يمكن بها للناس الارتباط بها. من المفيد استخدام تشبيه لمساعدة الطلاب على فهم أن الإلكترونات تتحرك في الفضاء ثلاثي الأبعاد ، مرتبة حسب زيادة الطاقة الكامنة ووصفها بسحب الاحتمالات.
في هذا النشاط ، سيقوم الطلاب بإنشاء تمثيل مرئي لمستويات الطاقة الإلكترونية . يستخدم المثال الوارد أعلاه تشبيه الفندق بأرضيات متعددة. يمكن للطلاب العمل مع هذا القياس ، أو الخروج بأسلوب خاص بهم. هذه طريقة رائعة لتحويل الطلاب عن نموذج النظام الشمسي غير الكامل إلى شيء معقد ولكنه أكثر دقة.
تم العثور على الإلكترونات مع أقل طاقة ممكنة بالقرب من النواة. مع زيادة المسافة بين النواة والإلكترونات ، تزداد الطاقة الكامنة أيضًا. حيث قد يغري الطلاب بالتحدث عن "حلقات" الإلكترونات ، يتم ترتيب الإلكترونات فعليًا في مستويات الطاقة والمستويات الفرعية. المستويات الفرعية هي مجموعات من المدارات ، سحب من الفضاء تتنبأ بفرصة تحديد موقع الإلكترون بنسبة 90٪. يتم تحديد هذه الغيوم الاحتمالية رياضيا.
وإن لم يكن تشبيهًا مثاليًا ، إلا أنه يمكن تشبيهه بالفندق الإلكتروني. تمثل طوابق الفندق مستويات الطاقة ، كل منها بعيدًا عن الطابق الأرضي أو النواة. سيحتوي كل طابق على أجنحة عالية المستوى وداخل الأجنحة عبارة عن غرف أو مدارات. قد تحتوي الغرفة على 0 أو 1 أو إلكترونين. سيقوم الفندق بتعبئة الغرف والأجنحة والأرضيات من أجل زيادة الطاقة ، كما يصف مبدأ Aufbau تراكم الإلكترونات وفقًا للطاقة.
(هذه التعليمات قابلة للتخصيص بالكامل. بعد النقر على "نسخ النشاط" ، حدِّث التعليمات الموجودة في علامة التبويب "تعديل" في المهمة.)
إنشاء تمثيل مرئي لمستويات الطاقة الإلكترون باستخدام القياس الفندقي. كل طابق هو مستوى الطاقة ، مع الطابق الأرضي هو النواة.
اجعل المفاهيم المجردة ملموسة باستخدام عناصر مألوفة من الفصل لتمثيل مستويات الطاقة، والمستويات الفرعية، والأفاريز، لمساعدة الطلاب على تصور ترتيب الإلكترونات بطريقة عملية.
استخدم مكعبات ملونة، أكواب قابلة للتكديس، أو صناديق لتمثيل طوابق الفندق (مستويات الطاقة)، مع حاويات أصغر أو أظرف للأجنحة والغرف. وسم كل منها بوضوح لتعزيز المصطلحات وسهولة متابعة الطلاب.
دع الطلاب يستخدمون رموزًا، أو خرزات، أو ملاحظات لاصقة كإلكترونات. اطلب منهم "تسجيل الوصول" إلى الغرف (صناديق/أكواب) وفقًا لمبدأ أوفباو، محاكاة كيفية ملء الإلكترونات لمستويات الطاقة في الذرات.
تحدى الطلاب لوضع "الإلكترونات" بالتسلسل الصحيح، بدءًا من أدنى مستوى طاقة والانتقال للأعلى. اطرح أسئلة توجيهية حول سبب ملء بعض "الغرف" أولاً لتحفيز التفكير النقدي.
قدّم للطلاب مقارنة بين نموذج الفندق والتكوينات الإلكترونية الحقيقية. سلط الضوء على القيود والنقاط القوة للتمثيل، وشجع الطلاب على التفكير في كيفية تعمق فهمهم من خلال هذا النشاط العملي.
يقارن تشبيه فندق الإلكترونات ترتيب الإلكترونات حول النواة بالطوابق، الأجنحة، والغرف في فندق: الطوابق تمثل مستويات الطاقة، والأجنحة هي المستويات الفرعية، والغرف هي المدارات. يساعد هذا الطلاب على تصور كيف يملأ الإلكترونات مستويات الطاقة بناءً على زيادة الطاقة، بدلاً من الدوران مثل الكواكب.
لتعليم مستويات طاقة الإلكترونات باستخدام تشبيه الفندق، صِف كل طابق كمستوى طاقة مختلف، والأجنحة كمستويات فرعية، والغرف كمدارات. يمكن للطلاب إنشاء مخططات أو رسومات تُظهر الإلكترونات وهي تملأ الغرف بترتيب، مع التأكيد أن الطوابق السفلى أقرب إلى النواة ويملأها الإلكترونات من الأسفل للأعلى.
نموذج النظام الشمسي غير دقيق لأن الإلكترونات لا تدور حول النواة في مسارات ثابتة. بدلاً من ذلك، فإنها تحتل سحب احتمالية أو مدارات تُحدد بمستويات وطُرُقات طاقة، مع وصف مواقعها رياضياً بدلاً من المدارات الدائرية الواضحة.
ينص مبدأ أوبوا على أن الإلكترونات تملأ المدارات بدءاً من أدنى مستوى طاقة متاح قبل الانتقال إلى المستويات الأعلى. في تشبيه الفندق، هذا يعني أن الإلكترونات تملأ الطوابق والغرف الأدنى أولاً، وتتراكم وفقاً لمستوى الطاقة.
غالباً ما يتخيل الطلاب الإلكترونات ككواكب تدور حول النواة، أو يشيرون إلى "خواتم" بدلاً من مستويات الطاقة والمستويات الفرعية. استخدام تشبيهات مثل فندق الإلكترونات يساعد على تصحيح هذه المفاهيم الخاطئة، من خلال إظهار أن الإلكترونات تحتل مستويات ومدارات محددة.