WEBVTT

00:00:00.070 --> 00:00:01.689
Když se řekne
slovo "chemikálie",

00:00:01.689 --> 00:00:05.978
většina lidí si představí něco
špatného nebo nějaké nebezpečí.

00:00:06.010 --> 00:00:07.704
Tito lidé pak
říkají věci jako

00:00:07.704 --> 00:00:10.871
"nedávám svým dětem potraviny 
obsahující chemikálie"

00:00:10.889 --> 00:00:13.559
nebo "ta továrna vypouští 
chemikálie do vody".

00:00:13.559 --> 00:00:16.240
Někdy si tito lidé představí
kapalné chemikálie,

00:00:16.240 --> 00:00:18.621
kterými se například 
stříkají plodiny na polích

00:00:18.621 --> 00:00:22.059
nebo plynné chemikálie, které
vychází z komínů a větracích trubek.

00:00:22.059 --> 00:00:24.710
Ale tito lidé už pak pravděpodobně 
nevnímají chemikálie jako pevné látky.

00:00:24.710 --> 00:00:27.409
Pro ně jsou pevné látky
jen věci jako je tento stůl,

00:00:27.409 --> 00:00:30.509
můj počítač nebo zvířátka
hrabáči, prosté věci.

00:00:30.509 --> 00:00:32.629
Ale jak už jsem
uváděl dříve,

00:00:32.629 --> 00:00:35.534
téměř vše, s čím se denně
setkáme, jsou chemikálie.

00:00:35.534 --> 00:00:36.780
S výjimkami
jako je světlo.

00:00:36.780 --> 00:00:41.680
Kromě vzduchu, většina látek, se kterou
se běžně setkáváte, je v pevném stavu.

00:00:41.680 --> 00:00:44.110
Jako já teď interaguji se
svým oblečením právě teď,

00:00:44.110 --> 00:00:47.660
což je dobré, protože kdyby ne,
nebyla by toto správná epizoda.

00:00:47.660 --> 00:00:53.180
Ale pevné látky se rozlišují více než
jen na pevné, tvrdé nebo nadité.

00:00:53.190 --> 00:00:59.650
Naditovaté, nacpané, narvané,
vycpaný kouzelný drak.

00:00:59.650 --> 00:01:03.900
Například mnoho kovů je možno
za správných podmínek nekonečně tvarovat.

00:01:03.910 --> 00:01:06.040
Zato kameny
tvarovatelné nejsou,

00:01:06.040 --> 00:01:09.724
nedostatek flexibility při dostatečné síle
způsobuje odštěpování či rozdrcení.

00:01:09.729 --> 00:01:12.434
Pak také jsou pevné látky, 
které vnímáme jako měkké.

00:01:12.434 --> 00:01:14.460
Těmi jsou například
guma, jíly a další.

00:01:14.460 --> 00:01:18.740
Všechny jsou měkké z různých
důvodů a různě se i chovají.

00:01:18.740 --> 00:01:20.180
Nic z toho ale
není náhoda.

00:01:20.180 --> 00:01:24.140
Pevné látky mají své vlastnosti
závislé na uspořádání elektronů,

00:01:24.140 --> 00:01:26.770
chemických vazeb a
mezimolekulárních sil.

00:01:26.770 --> 00:01:30.960
Pevné látky můžeme dělit na 
krystalické a amorfní látky.

00:01:30.960 --> 00:01:35.929
Atomy a molekuly jsou
v krystalech přesně uspořádané.

00:01:35.929 --> 00:01:41.790
Amorfní znamená "bez tvaru" a nepřekvapí,
že amorfní látky nemají definovaný tvar,

00:01:41.790 --> 00:01:44.469
protože jejich atomy a molekuly 
jsou uspořádány náhodně

00:01:44.469 --> 00:01:50.520
V rámci těchto 2 tříd mohou pevné látky
tvořit úžasnou ukázku vlastností.

00:01:50.520 --> 00:01:52.009
Možná jste sami
sebe překvapili,

00:01:52.009 --> 00:01:55.789
že jste se právě naučili něco nového 
o materiálech, které vám přišly již známé.

00:01:55.789 --> 00:01:58.420
Ještě lepší je, že to můžete
vysvětlovat dalším lidem,

00:01:58.420 --> 00:02:01.180
kteří neví, co
jsou chemikálie.

00:02:01.190 --> 00:02:11.150
Pevné látky

00:02:11.160 --> 00:02:14.240
Do amorfních látek řadíme
věci, které můžeme očekávat,

00:02:14.240 --> 00:02:16.240
jako jsou pěny, gely
a koloidní látky,

00:02:16.240 --> 00:02:19.840
jako je majonéza, guma, vosk a 
biologické sloučeniny jako je tuk.

00:02:19.840 --> 00:02:22.260
Zahrnují také věci,
které byste nečekali,

00:02:22.270 --> 00:02:26.495
jako je uhlí, křemíkové solární
panely, a dokonce i sklo.

00:02:26.495 --> 00:02:29.407
I přes to, že jste asi někde
slyšeli, sklo není tekuté.

00:02:29.407 --> 00:02:30.560
Nevím, kdo
s tím přišel.

00:02:30.560 --> 00:02:34.060
V chemii amorfní neznamenají
měkké nebo třeba ohebné,

00:02:34.060 --> 00:02:37.160
přestože některé z amorfních
látek mají obě tyto vlastnosti.

00:02:37.160 --> 00:02:39.760
Rozřazení je založené
na jejich atomové struktuře,

00:02:39.760 --> 00:02:42.360
zda-li je neuspořádaná,
nebo dokonce úplně náhodná.

00:02:42.360 --> 00:02:46.020
Amorfní látky mají některé 
makroskopické vlastnosti společné.

00:02:46.020 --> 00:02:51.280
Zaprvé je nutné chápat, že částice 
v amorfní látce jsou uspořádány náhodně,

00:02:51.280 --> 00:02:54.610
vazebná energie držící 
je pohromadě je také náhodná.

00:02:54.610 --> 00:02:57.435
To je to, co způsobuje 
postupné tání amorfní látky,

00:02:57.435 --> 00:02:58.900
jako u téhle
skleněné trubičky.

00:02:58.900 --> 00:03:02.390
Když se materiál zahřeje, slabší 
vnitromolekulární vazby zanikají první,

00:03:02.390 --> 00:03:05.360
poté i ty silnější povolí a uvolní
se energie ve formě tepla.

00:03:05.360 --> 00:03:08.530
Amorfní látky nemají přesně
definovaný bod tání

00:03:08.530 --> 00:03:11.700
jako má třeba led,
který taje při 0.

00:03:11.710 --> 00:03:15.510
Místo toho tají v určitém rozmezí
teplot, jak tepelná energie roste.

00:03:15.510 --> 00:03:19.760
Amorfní látky také lépe reagují při
namáhání než krystalické látky.

00:03:19.760 --> 00:03:26.680
Uspořádání krystalu je pravidelné, proto
dochází snadno ke zlomům mezi molekulami.

00:03:26.690 --> 00:03:29.700
Po zlomu mají tendence 
k tvorbě rovných linií.

00:03:29.700 --> 00:03:32.870
Proto obrušování diamantu
vytváří krásně hladké povrchy.

00:03:32.870 --> 00:03:35.940
U mnoha amorfních látek je
těžké najít takto hladké linie.

00:03:35.940 --> 00:03:38.510
Je jedno jakým
způsobem to zkoušíte,

00:03:38.510 --> 00:03:42.340
většinou se trefíte přesně doprostřed
této roviny a nepůjde tak snadno rozbít.

00:03:42.340 --> 00:03:46.780
Když lámeme pod tlakem velmi tvrdé amorfní
látky, jen vzácně udělají tyto plochy.

00:03:46.780 --> 00:03:49.740
To je důvod, proč střepy skla
vytvoří někdy až bláznivé tvary.

00:03:49.750 --> 00:03:52.525
A je to také důvod, proč uhlí 
vypadá jako náhodný kámen,

00:03:52.525 --> 00:03:53.640
a ne jako
hezký krystal.

00:03:53.640 --> 00:03:57.170
Pro tuto vlastnost máme jméno, 
amorfní látky jsou izotropní.

00:03:57.170 --> 00:04:00.620
To znamená, že jsou odolné 
při namáhání ve všech směrech.

00:04:00.620 --> 00:04:03.640
Nezáleží, v jakém směru 
zatlačíte do kusu jílu

00:04:03.640 --> 00:04:07.220
nebo uhodíte do skla, jejich 
odolnost bude vždy stejná.

00:04:07.220 --> 00:04:11.620
Krystaly jsou naopak anizotropní, 
lámou se dle toho, kde uhodíte.

00:04:11.620 --> 00:04:12.660
Zmínil jsem
diamanty,

00:04:12.660 --> 00:04:15.800
pravděpodobně si pod pojmem
krystal představíte něco takového.

00:04:15.800 --> 00:04:19.040
Ve skutečnosti jsou
3 druhy krystalů.

00:04:19.040 --> 00:04:23.530
Zahrnují velké množství materiálů
a některé vás překvapí.

00:04:23.530 --> 00:04:25.905
Různé typy jsou
založené na složení.

00:04:25.905 --> 00:04:28.280
Mohou být molekulární, 
iontové anebo atomové.

00:04:28.280 --> 00:04:30.970
Molekulární jsou tvořeny 
kovalentními sloučeninami,

00:04:30.970 --> 00:04:35.950
které vytváří pravidelnou krystalovou
mřížku během tuhnutí, která je neměnná.

00:04:35.950 --> 00:04:41.330
Příkladem jsou látky jako je led, suchý
led, což je zmrazený CO2, anebo cukr.

00:04:41.330 --> 00:04:44.365
Protože molekuly spolu drží 
slabými Van der Waalsovými silami,

00:04:44.365 --> 00:04:46.120
je možné je celkem
jednoduše rozbít.

00:04:46.120 --> 00:04:50.150
Z tohoto důvodu mívají tyto látky tendenci
měknout již při nízkých teplotách tání.

00:04:50.150 --> 00:04:56.420
Iontové pevné látky bývají ve formě jako
je třeba chlorid sodný tedy kuchyňská sůl,

00:04:56.420 --> 00:04:59.240
uhličitan vápenatý, což
je křída nebo vápenec,

00:04:59.240 --> 00:05:02.120
nebo také síran hořečnatý
známý jako Epsomská sůl.

00:05:02.120 --> 00:05:05.170
Jsou tvořeny z iontů, proto
jsou často rozpustné ve vodě

00:05:05.170 --> 00:05:08.640
jako ostatní polární sloučeniny,
ale mají vysoký bod tání.

00:05:08.650 --> 00:05:11.260
Kuchyňská sůl bude za chvíli
pryč, dáme-li ji do vody.

00:05:11.260 --> 00:05:14.160
Ovšem pokud ji zahřeji, 
nebude přímo tát,

00:05:14.160 --> 00:05:17.060
dokud nedosáhne
teploty 801 stupňů Celsia.

00:05:17.060 --> 00:05:19.580
Atomové pevné látky,
jak už jméno napovídá,

00:05:19.580 --> 00:05:22.100
jsou tvořeny jednotlivými
atomy a ne molekulami.

00:05:22.100 --> 00:05:25.900
Zní to jednoduše, ale ve skutečnosti
máme 3 typy pevných atomových látek:

00:05:25.900 --> 00:05:28.730
kovalentní krystaly, pevné
látky 18. skupiny a kovy.

00:05:28.730 --> 00:05:31.230
Kovalentní krystaly jsou
natolik zajímavé a důležité,

00:05:31.230 --> 00:05:32.980
že jim budeme věnovat
samostatný díl.

00:05:32.980 --> 00:05:37.490
Teď jen řeknu, že tvoří
pevnou krystalickou strukturu.

00:05:37.490 --> 00:05:41.110
Například diamant je jen
velký krystal z atomů uhlíku.

00:05:41.110 --> 00:05:45.895
Diamant a jiné kovalentní krystaly si
můžeme představit jako obrovské molekuly.

00:05:45.895 --> 00:05:50.120
Pevnými látkami 18. skupiny je myšleno
pevné skupenství vzácných plynů,

00:05:50.120 --> 00:05:52.140
kterou je 18. skupina
v periodické tabulce.

00:05:52.150 --> 00:05:55.260
Vzácné plyny spolu 
pramálo reagují

00:05:55.260 --> 00:05:59.530
a je obtížné je stlačit a zchladit
dostatečně, aby se zkapalnily.

00:05:59.530 --> 00:06:01.920
Ještě těžším úkolem je 
udělat z nich pevnou látku.

00:06:01.920 --> 00:06:06.110
Když už zkrystalizují, atomy spolu drží
slabými Van der Waalsovými silami.

00:06:06.110 --> 00:06:10.550
které jsou nestabilní, proto
spolu nedrží příliš dlouho.

00:06:10.550 --> 00:06:12.725
Kvůli tomu jsou velmi
vzácné a není to něco,

00:06:12.725 --> 00:06:14.800
s čím byste se
někdy mohli setkat.

00:06:14.800 --> 00:06:17.300
Pokud je tedy nepůjdete
přímo studovat.

00:06:17.300 --> 00:06:19.020
Ale kovy, ty
jsou všude.

00:06:19.020 --> 00:06:22.510
Pravděpodobně se na mě 
koukáte na zařízení z kovu.

00:06:22.510 --> 00:06:25.580
Pravděpodobně máte kov v peněžence
a možná máte kov i v zubech.

00:06:25.580 --> 00:06:28.280
A asi jste zatím nepřemýšleli
o kovech jako o krystalech.

00:06:28.280 --> 00:06:31.560
ale vzpomeňte si, že klíčem 
je jejich atomární uspořádání.

00:06:31.560 --> 00:06:34.090
Atomy mohou mít
několik různých uspořádání,

00:06:34.090 --> 00:06:36.860
aby zabraly nejvýhodnější
rozložení v prostoru a struktuře.

00:06:36.860 --> 00:06:39.480
Tyto struktury jsou známé 
jako nejvýhodnější uspořádání

00:06:39.480 --> 00:06:41.650
Představte si atomy 
jako na koule

00:06:41.650 --> 00:06:44.950
a přemýšlejte, jak je 
uspořádat nejefektivněji.

00:06:44.950 --> 00:06:48.120
Jako byste chtěli naplnit krabici 
mnoha ping pongovými míčky.

00:06:48.120 --> 00:06:50.810
Atomy se uspořádávají stejně
jako ping pongové míčky.

00:06:50.810 --> 00:06:54.000
Navzdory tomuto uspořádání je 
mnoho kovů relativně kujných.

00:06:54.000 --> 00:06:56.740
Znamená to, že je
můžeme různě tvarovat

00:06:56.740 --> 00:06:59.580
a tažné, tedy že mohou být
nataženy například do drátů.

00:06:59.580 --> 00:07:03.250
Obě tyto vlastnosti vychází ze základních
vlastností atomů a vazeb mezi nimi.

00:07:03.260 --> 00:07:04.660
Atomy kovů
jsou větší.

00:07:04.660 --> 00:07:08.780
Tak velké, že valenční elektrony 
nejsou jádrem drženy tak silně.

00:07:08.780 --> 00:07:12.019
To jim dává více volnosti k pohybu 
než elektronům u ostatních prvků.

00:07:12.019 --> 00:07:13.840
Místo toho, aby náležely
jednomu atomu,

00:07:13.840 --> 00:07:18.055
vytváří jakési moře elektronů přelévající
se z jednoho jádra ke druhému.

00:07:18.060 --> 00:07:23.460
Tento volný pohyb elektronů je důvod 
vodivosti tepla a elekřiny kovů.

00:07:23.460 --> 00:07:24.930
Je přesnější říci,

00:07:24.930 --> 00:07:29.520
že se elektrony z větších mnohdy
nestabilních orbitalů hromadí okolo atomů.

00:07:29.520 --> 00:07:33.120
Jádra jsou pevně vázána k sobě 
elektrony, které jsou okolo

00:07:33.120 --> 00:07:35.470
a vytváří extrémně
pevnou kovovou mřížku.

00:07:35.470 --> 00:07:39.440
Ale tyto vazby jsou úžasně pružné 
a dovolují množství deformací,

00:07:39.440 --> 00:07:41.170
na které jsme
u kovů zvyklí.

00:07:41.170 --> 00:07:43.765
Přes šíleně velké spektrum 
krystalických látek,

00:07:43.765 --> 00:07:46.360
mají některé
věci společné.

00:07:46.370 --> 00:07:50.440
Jako obvykle většina jejich vlastností
vychází z vlastností vazeb.

00:07:50.440 --> 00:07:54.020
Jsou-li všechny vazby v krystalu stejně
dlouhé, pak i jejich síla je stejná.

00:07:54.020 --> 00:07:57.039
Což znamená, že pro jejich zánik
je třeba vždy stejné množství energie

00:07:57.039 --> 00:08:00.519
a jejich bod tání je přesný,
ne jen přibližný v mezích.

00:08:00.520 --> 00:08:03.760
Krystaly jsou také
křehčí než amorfní látky.

00:08:03.770 --> 00:08:07.139
Jak jsem říkal, závisí to
na směru působení síly.

00:08:07.139 --> 00:08:09.474
Je to vlastně vcelku
zvláštní, že všechny ty věci,

00:08:09.474 --> 00:08:13.370
které nazýváme pevnými látkami,
jsou ve skutečnosti tolik různorodé.

00:08:13.370 --> 00:08:17.570
Všechny Volva, znovu využitelné 
nákupní tašky, dětské helmy

00:08:17.570 --> 00:08:20.940
jsou z pořád jen
pevné chemikálie.