Let Us Assess & Extended Activities – Solutions വിലയിരുത്താം
All eight end-of-chapter questions with model answers. You will find the inference from each cathode-ray observation, three atoms worked out step by step (sulphur, aluminium and phosphorus) with their orbit diagrams drawn as in the book, a pair-picker for isotopes and isobars, a matching game for the scientists, and the carbon isotopes used to date fossils. After them come the four extended activities തുടർപ്രവർത്തനങ്ങൾ: a slide outline for your presentation, an interactive timeline, a table of radioactive isotopes with an article plan, and questions for an imaginary interview with Rutherford.
- Cathode rays travel in straight lines, have mass and are negatively charged: they are electrons ഇലക്ട്രോൺ (page 4).
- Atomic number അറ്റോമിക നമ്പർ (Z) = number of protons = number of electrons. Mass number മാസ് നമ്പർ (A) = protons + neutrons. Number of neutrons = A − Z (page 8).
- A shell can hold at most 2n² electrons (K 2, L 8, M 18, N 32). Fill a lower shell before the next one, and the outermost shell holds at most 8 (page 9).
- Isotopes ഐസോടോപ്പുകൾ: same atomic number, different mass numbers. Isobars ഐസോബാറുകൾ: same mass number, different atomic numbers (page 10).
Question 1 · Cathode rays: from observation to inference
1. കാഥോഡ് രശ്മികളുമായി ബന്ധപ്പെട്ട ചില പരീക്ഷണങ്ങളുടെ നിരീക്ഷണങ്ങൾ നൽകിയിരിക്കുന്നു. ഓരോ നിരീക്ഷണത്തിന്റെയും അനുമാനം എഴുതുക. Some observations from experiments with cathode rays കാഥോഡ് രശ്മികൾ are given. Write the inference from each observation.
- കാഥോഡ് രശ്മികളുടെ പാതയിൽ വച്ച നേർത്ത ഇതളുകളുള്ള ചക്രം കറങ്ങുന്നു. A paddle wheel നേർത്ത ഇതളുകളുള്ള ചക്രം placed in the path of the cathode rays rotates.
- കാഥോഡ് രശ്മികളുടെ പാതയിൽ ഒരു വസ്തു വച്ചാൽ നിഴൽ ഉണ്ടാകുന്നു. When an object is placed in the path of the cathode rays, a shadow നിഴൽ is formed.
- കാഥോഡ് രശ്മികളുടെ പാതയ്ക്ക് ലംബമായി ഒരു വൈദ്യുത മണ്ഡലം പ്രയോഗിക്കുമ്പോൾ അത് പോസിറ്റീവ് പ്ലേറ്റിനടുത്തേക്ക് വ്യതിചലിക്കുന്നു. When an electric field വൈദ്യുതമണ്ഡലം is applied perpendicular to the path, the rays bend വ്യതിചലിക്കുക towards the positive plate.
Ask what each observation needs. What does it take to push a wheel round? When does an object cast a sharp shadow? What is attracted to a positive plate?
The electrons are drawn as dots and slowed down a lot. Real cathode rays are invisible. You see only the glow where they hit the zinc sulphide coating at the far end.
| Observation | Inference |
|---|---|
| (a) The paddle wheel rotates. | Cathode rays are made of particles that have mass (and so they can push the wheel). |
| (b) An object in the path casts a shadow. | Cathode rays travel in straight lines. |
| (c) In an electric field they bend towards the positive plate. | Cathode-ray particles are negatively charged. (Unlike charges attract.) |
Question 2 · Atomic number 16, mass number 32
2. ഒരു ആറ്റത്തിന്റെ അറ്റോമിക നമ്പർ 16-ഉം മാസ് നമ്പർ 32-ഉം ആണ്. The atomic number of an atom is 16 and its mass number is 32.
- ഈ ആറ്റത്തിൽ എത്ര ഇലക്ട്രോൺ, പ്രോട്ടോൺ, ന്യൂട്രോൺ എന്നിവ അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു? How many electrons, protons and neutrons does this atom contain?
- ഈ ആറ്റത്തിന്റെ ഇലക്ട്രോൺ വിന്യാസം എഴുതുക. Write the electron configuration ഇലക്ട്രോൺ വിന്യാസം of this atom.
- ഇതിന്റെ ഓർബിറ്റ് ഇലക്ട്രോൺ വിന്യാസം ചിത്രീകരിക്കുക. Draw its orbit (shell) diagram.
(b) Electron configuration: 2, 8, 6 (K 2, L 8, M 6).
(c) Orbit diagram: a nucleus marked 16p 16n, with 2 electrons on the first ring, 8 on the second and 6 on the third (the final step of the animation above). The atom is sulphur, 3216S.
Draw the nucleus in the centre and write 16p and 16n inside it. Draw three circles around it and put the electrons on the circles: 2, 8, 6. Never put electrons inside the nucleus.
Question 3 · Electrons in K, L and M
3. ഒരു ആറ്റത്തിലെ K, L, M എന്നീ ഷെല്ലുകളിൽ ഇലക്ട്രോണുകൾ ഉണ്ട്. An atom has electrons in its K, L and M shells ഷെല്ലുകൾ.
- ഈ ഷെല്ലുകളിൽ ഏറ്റവും ഊർജം കൂടിയ ഷെൽ ഏത്? Which of these shells has the highest energy?
- M ഷെല്ലിൽ 3 ഇലക്ട്രോണുകൾ മാത്രമേ ഉള്ളുവെങ്കിൽ ഈ ആറ്റത്തിന്റെ അറ്റോമിക നമ്പർ എഴുതുക. If the M shell has only 3 electrons, write the atomic number of this atom.
- ഈ ആറ്റത്തിലെ ഇലക്ട്രോണുകളുടെ എണ്ണമെത്രയാണ്? How many electrons are there in this atom?
- ഈ ആറ്റത്തിന്റെ ന്യൂക്ലിയസിൽ 16 ന്യൂട്രോണുകളാണുള്ളതെങ്കിൽ അതിന്റെ മാസ് നമ്പർ എത്രയാണ്? If the nucleus of this atom has 16 neutrons, what is its mass number?
Energy increases as you go further from the nucleus. If electrons have reached the M shell, then the K and L shells below it must already be full.
(b) Electrons reach M only after K and L are full, so the configuration is 2, 8, 3. Atomic number = 2 + 8 + 3 = 13.
(c) Number of electrons = 13 (equal to the number of protons in a neutral atom).
(d) Mass number = protons + neutrons = 13 + 16 = 29.
Element 13 is aluminium. Almost all the aluminium in nature is 2713Al (14 neutrons), the atom of Question 4. An aluminium atom with 16 neutrons, 2913Al, is a radioactive isotope that lasts only minutes. For the exam, just do the arithmetic: A = Z + number of neutrons.
Question 4 · Read the orbit diagram
4. ഒരു ആറ്റത്തിന്റെ ഓർബിറ്റ് ഇലക്ട്രോൺ വിന്യാസം ചിത്രീകരിച്ചിരിക്കുന്നു. The orbit diagram of an atom is shown.
- ഈ ആറ്റത്തിന്റെ മാസ് നമ്പർ എത്ര? What is the mass number of this atom?
- ഇതിന്റെ ഇലക്ട്രോൺ വിന്യാസം എഴുതുക. Write its electron configuration.
(b) Electron configuration: 2, 8, 3. (Z = 13, so the atom is aluminium, 2713Al.)
Question 5 · Pick the isotopes and the isobars
5. ചില മൂലകങ്ങളുടെ പ്രതീകങ്ങൾ നൽകിയിരിക്കുന്നു. The symbols of some elements are given: 2412Mg, 126C, 157N, 146C, 2411Na
- ഇവയിൽ നിന്നും ഒരു ജോഡി ഐസോടോപ്പുകൾ തിരഞ്ഞെടുത്തെഴുതുക. ഈ ജോഡി തിരഞ്ഞെടുക്കാനുള്ള കാരണം എഴുതുക. Pick out a pair of isotopes from these and give the reason for your choice.
- തന്നിരിക്കുന്ന മൂലകങ്ങളിൽ നിന്നും ഒരു ജോഡി ഐസോബാറുകൾ തിരഞ്ഞെടുക്കുക. Pick out a pair of isobars from the elements given.
(b) Isobars: 2412Mg and 2411Na. They have the same mass number (24) but different atomic numbers (12 and 11), so they are atoms of different elements.
157N and 146C both have 8 neutrons (15 − 7 = 8 and 14 − 6 = 8). Atoms with the same number of neutrons are called isotones ഐസോടോണുകൾ (the side box on textbook page 20).
Question 6 · Match the columns
6. A, B കോളങ്ങൾ അനുയോജ്യമായ രീതിയിൽ ചേർത്തെഴുതുക. Match column A with column B.
| A | B |
|---|---|
| Plum pudding model പ്ലം പുഡിങ് മാതൃക | James Chadwick ജെയിംസ് ചാഡ്‌വിക് |
| Solar system model സൗരയൂഥ മാതൃക | Goldstein ഗോൾഡ്‌സ്റ്റൈൻ |
| Canal rays കനാൽ രശ്മികൾ | J. J. Thomson ജെ. ജെ. തോംസൺ |
| Neutron ന്യൂട്രോൺ | Rutherford റഥർഫോർഡ് |
Solar system model → Rutherford
Canal rays → Goldstein
Neutron → James Chadwick
Question 7 · Atomic number 15, mass number 31
7. ഒരു മൂലകത്തിന്റെ അറ്റോമിക നമ്പറും മാസ് നമ്പറും യഥാക്രമം 15, 31 എന്നിങ്ങനെയാണ്. The atomic number and mass number of an element are 15 and 31 respectively.
- ഈ ആറ്റത്തിലെ ബാഹ്യതമ ഇലക്ട്രോണുകളുടെ എണ്ണം എത്ര? How many outermost electrons ബാഹ്യതമ ഇലക്ട്രോണുകൾ are there in this atom?
- ഇതിൽ എത്ര ന്യൂട്രോണുകൾ അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു? How many neutrons does it contain?
- ഈ മൂലകത്തിന്റെ ഓർബിറ്റ് ഇലക്ട്രോൺ വിന്യാസം ചിത്രീകരിക്കുക. Draw the orbit diagram of this element.
(a) Outermost electrons = 5 (in the M shell).
(b) Neutrons = A − Z = 31 − 15 = 16.
(c) Orbit diagram: a nucleus marked 15p 16n with 2, 8 and 5 electrons on three rings (the last step above). The element is phosphorus, 3115P.
Question 8 · The isotope that dates fossils
8. ഫോസിലുകളുടെ കാലപ്പഴക്കം നിർണയിക്കാൻ ഒരു മൂലകത്തിന്റെ ഐസോടോപ്പ് ഉപയോഗിക്കുന്നു. An isotope of an element is used to find the age of fossils ഫോസിലുകളുടെ കാലപ്പഴക്കം.
- ഈ ഐസോടോപ്പ് ഏത്? Which is this isotope?
- ഈ മൂലകത്തിന്റെ മറ്റ് രണ്ട് പ്രധാന ഐസോടോപ്പുകൾ ഏതൊക്കെ? What are the other two main isotopes of this element?
- ഓരോ ഐസോടോപ്പിലുമുള്ള ന്യൂട്രോണുകളുടെ എണ്ണം എഴുതുക. Write the number of neutrons in each isotope.
(b) Carbon-12, 126C, and carbon-13, 136C.
(c) Neutrons = A − Z: carbon-12: 12 − 6 = 6; carbon-13: 13 − 6 = 7; carbon-14: 14 − 6 = 8.
How carbon-14 dating actually works is shown on page 13.
Extended activity 1 · A presentation on the scientists of atomic history
1. ആറ്റം ചരിത്രവുമായി ബന്ധപ്പെട്ട ശാസ്ത്രജ്ഞരെക്കുറിച്ചും അവരുടെ സംഭാവനകളെക്കുറിച്ചും ഒരു പ്രസന്റേഷൻ തയ്യാറാക്കി ക്ലാസ്സിൽ അവതരിപ്പിക്കുക. Prepare a presentation on the scientists connected with the history of the atom and their contributions, and present it in class.
Copy this outline into LibreOffice Impress (on the KITE school laptops) or onto chart paper. Draw your own atom diagrams. Never use photos you are not allowed to use. Facts marked go further are not in the textbook.
- Keep each slide to one picture and at most four short points. You say the rest.
- For every scientist give the year, the experiment, what he found or proposed, and what the idea could not explain (its limitation പരിമിതികൾ).
- Show how each model replaced the one before: plum pudding → solar system → Bohr.
- End with a 3-question quiz for the class (see the quiz on page 11).
Extended activity 2 · Timeline of the discovery of subatomic particles
2. വിവിധ സബ് ആറ്റോമിക കണങ്ങളുടെ കണ്ടുപിടിത്തത്തിലേക്ക് നയിച്ച പ്രധാന സംഭവങ്ങൾ എഴുതി ടൈംലൈൻ ചാർട്ട് തയ്യാറാക്കുക. Write the main events that led to the discovery of the different subatomic particles സബ്അറ്റോമിക കണങ്ങൾ and prepare a timeline chart.
Solid dots: years given in the textbook. Dashed dots marked go further: well-known years that are not in the textbook.
- Use a long strip of chart paper. Draw an arrow and mark every 10 years from 1850 to 1940.
- Write each event above or below the line, alternately, so that the labels do not crowd.
- Colour-code them: one colour for the electron, one for the proton, one for the neutron and one for the atom models.
- Add the scientist's name and one line saying what was found.
Extended activity 3 · More radioactive isotopes and an article
3. ഐസോടോപ്പുകളെക്കുറിച്ച് മനസ്സിലാക്കിയല്ലോ. റേഡിയോ ഐസോടോപ്പുകൾക്ക് കൂടുതൽ ഉദാഹരണങ്ങൾ കണ്ടെത്തുക. ഓരോ റേഡിയോ ഐസോടോപ്പിന്റെയും ഉപയോഗത്തെക്കുറിച്ച് ലേഖനം തയ്യാറാക്കി ശാസ്ത്രമാസികയിൽ പ്രസിദ്ധീകരിക്കുക. വേർഡ് പ്രോസസറിന്റെ സഹായത്തോടെ ഈ പ്രവർത്തനം ചെയ്യാമല്ലോ. You have learnt about isotopes. Find more examples of radioactive isotopes. Prepare an article on the use of each one and publish it in the school science magazine. You can do this with a word processor.
book = in Table 1.6 of the textbook. go further = extra examples for your article.
- Headline, for example “Invisible helpers: how radioactive isotopes save lives”.
- Introduction: what isotopes are (same atomic number, different mass numbers) and that some of them are radioactive റേഡിയോ ആക്ടീവത. They give out radiation by themselves.
- In hospitals: iodine-131 (thyroid), cobalt-60 (cancer treatment), iron-59 (anaemia), technetium-99m (scans).
- In industry, at home and in farming: sodium-24 (pipe leaks), americium-241 (smoke detectors), phosphorus-32 (plant studies).
- Dating the past: carbon-14 and fossils.
- Energy: uranium-235 in nuclear power stations.
- Safety box: only trained people, shielding, the ☢ symbol.
- Conclusion and your sources (the textbook, plus websites from the resources hub).
Word-processor tips: a two-column layout, the table above as a table, one drawing of an atom, a bold headline, and your name and class at the end.
Extended activity 4 · An imaginary interview with Rutherford
4. നിങ്ങൾക്ക് റഥർഫോർഡുമായി ഒരു അഭിമുഖം നടത്താൻ അവസരം ലഭിക്കുകയാണെങ്കിൽ അതിന് ആവശ്യമായ ചോദ്യാവലി തയ്യാറാക്കുക. If you got a chance to interview Rutherford, prepare the questionnaire you would need.
Here are ten sample questions. Each one has a short answer, imagined in Rutherford's voice but based on facts, so that two classmates can act out the interview. Answers marked go further contain facts that are not in the textbook.