אף שג'ון דלטון הניח כי כל האטומים של יסוד זהים, מדענים יודעים כיום כי איזוטופים, או גרסאות שונות של כל יסוד, קיימים בטבע. דגם Frayer הוא כלי מושלם להעמקת ההבנה של איזוטופים. בפעילות זו התלמידים יגדירו מהם איזוטופים, ימחישו מאפיינים חשובים ויספקו דוגמאות וגם אי-דוגמאות.
איזוטופים הם אטומים של יסוד השונים במספרם של הנויטרונים. מכיוון שזהותו של אטום מוגדרת על ידי המספר האטומי שלו, כל עוד לאטומים יש אותו מספר של פרוטונים, האטומים הם אותו יסוד. כשם שתפוחים יכולים להיות בגדלים שונים, אטומים יכולים להיות גם כבדים או קלים, גם כאשר הם אותו אלמנט. בורון, למשל, נמצא בטבע כאטומים בעלי מסה יחסית של 10 אמות (5 פרוטונים ו -5 נויטרונים) או 11 אמו (5 פרוטונים ו 6 נויטרונים). במדגם של בורון, כ 20% מהאטומים היו בעלי מסה של 10 אמות, ו- 80% היו בעלי מסה של 11 אמו.
פעילות מורחבת
תן לתלמידים ליצור לוח סיפורים או ציר זמן המדגים את הגילוי של איזוטופים מסוימים עבור אלמנט שנבחר. על התלמידים לכלול את המדענים המעורבים ואת התהליך שבו התגלה כל איזוטופ. הרחבה זו היא דרך מושלמת עבור התלמידים להבין עוד יותר כיצד המשך המחקר במדע מתפתח כל הזמן דברים שאנו יודעים.
(הוראות אלו ניתנות להתאמה אישית לחלוטין. לאחר לחיצה על "העתקת פעילות", עדכן את ההוראות בלשונית העריכה של המטלה.)
הנחיות לתלמיד
צור מודל מפלחת שמגדיר וממחיש מה הם איזוטופים (ולא הם!).
תכנן פעילות מעבדה פשוטה שבה תלמידים משתמשים בחפצים נפוצים (כמו ממתקים צבעוניים או חרוזים) לדגם איזוטופים. הקצה כל צבע לייצוג פרוטון, נייטרון או אלקטרון, ובקש מהתלמידים לבנות איזוטופים שונים של אלמנט. גישה מישוש זו הופכת את הרעיון של שינויים בנייטרונים באיזוטופים ל<בלתי נשכח ומהנה.
קשר איזוטופים לפריטים יומיומיים שהתלמידים מכירים, כמו תפוחים בגדלים שונים או מטבעות עם שנים שונות. הדגש שבזמן שהפריט נשאר זהה, פרטים מסוימים (כמו משקל או תאריך) יכולים להשתנות—בדומה לאיזוטופים שיש להם את אותו מספר פרוטונים אך נייטרונים שונים. זה עוזר לתלמידים להבין במהירות את ההגדרה של איזוטופים.
עודד את התלמידים לצייר דיאגרמות של אטומים המציגות פרוטונים ונויטרונים בגרעין. סמן כל חלק בבירור ושנה את מספר הנויטרונים בכל איזוטופ. הדמיית ההבדלים הללו תומכת בהבנה עמוקה יותר ומחזקת את אוצר המילים המדעי בהקשר.
הובל שיחה על כיצד איזוטופים משמשים ברפואה, ארכיאולוגיה ומדעי הסביבה. בקש מהתלמידים לחשוב על דוגמאות כמו תיארוך בפחמן או דימות רפואי. הקשר למציאות זה מעלה את ההשתתפות ומראה את הרלוונטיות של האיזוטופים בחיי היומיום.
סיים את השיעור בכך שכל תלמיד יכתוב משהו שלמד על איזוטופים ושאלה שיש לו עדיין. אסוף את הכרטיסים האלה להערכת ההבנה ותכנון שיעורים עתידיים שיטפלו בפערים או יעוררו סקרנות.
איזוטופ הוא אטום של אותו יסוד שיש לו מספר שונה של נויטרונים, כלומר יש לו את אותו מספר פרוטונים אך מסה אטומית שונה.
השתמש בדוגמאות קרובות ללב, כמו השוואת אטומים לתפוחים בגדלים שונים—שני תפוחים, אך עם משקל שונה. הסבר שלאיזוטופים יש את אותו מספר פרוטונים אך מספר שונה של נויטרונים, מה ששינוי במשקל אך לא ביסוד.
מודל פרייר הוא ארגון גרפי עם חלקים להגדרה, תכונות, דוגמאות ולא-דוגמאות. הוא מסייע לתלמידים להבין בבירור את איזוטופים על ידי סידור מידע באופן חזותי ועידוד חשיבה מעמיקה יותר.
דוגמאות לאיזוטופים כוללות בורון-10 ובורון-11 (שניהם בורון, אך עם מספר נויטרונים שונה). לא-דוגמאות יהיו אטומים של יסודות שונים, כמו בורון ופחמן.
בקש מהתלמידים להשלים את מודל פרייר לאיזוטופים, תוך מילוי ההגדרה, התכונות, הדוגמאות והלא-דוגמאות, וציור איורים לכל אחד. זה עושה את המושג אינטראקטיבי ובלתי נשכח.