0:00:00.280,0:00:04.500
Molekuly! Jsou všude ve svých[br]nekonečných a nádherných variacích,

0:00:04.500,0:00:08.109
ale jelikož je těch variací tolik,[br]může toho na nás být hodně.

0:00:08.109,0:00:14.989
A proto, abychom se naučili tomuto trochu[br]více rozumět, řadíme je do skupin a tříd.

0:00:14.989,0:00:17.520
Je to v naší lidské povaze[br]a je to velice užitečné.

0:00:17.520,0:00:21.990
Jedno ze základních rozdělení je, jestli[br]je molekula polární nebo nepolární.

0:00:21.990,0:00:25.250
Jde o jakousi symetrii, ne jen[br]molekuly, ale i náboje v ní.

0:00:25.250,0:00:27.710
Dají se lehce odlišit[br]pouhým pohledem.

0:00:27.710,0:00:33.260
Máme polární, nepolární, polární,[br]nepolární, polární, nepolární.

0:00:33.260,0:00:35.670
Já osobně jsem[br]v týmu polárních.

0:00:35.670,0:00:40.390
Myslím si, že polární molekuly jsou[br]zajímavější i přes jejich nestálou povahu.

0:00:40.390,0:00:43.300
Nepolární molekuly jsou užitečné[br]a jejich symetrie překrásná,

0:00:43.300,0:00:45.990
ale polární jsou[br]podle mě základ všeho.

0:00:45.990,0:00:55.160
[Znělka]

0:00:55.160,0:00:58.479
Hned ze začátku pojďme[br]rozdělit látky na dva typy.

0:00:58.479,0:01:03.199
Tady máme kostku másla a v[br]této misce je obyčejná voda.

0:01:03.200,0:01:08.660
Abych tenhle zvláštní pocit měl za sebou,[br]tak teď tu kostku másla zmáčknu.

0:01:08.660,0:01:13.140
A teď ji[br]zase pustím.

0:01:13.140,0:01:16.620
Zkusím si to[br]máslo umýt z rukou.

0:01:16.620,0:01:21.200
Ale ono to nejde...[br]Prostě to máslo nejde smýt.

0:01:21.200,0:01:23.900
Nejde.[br]Prostě je na mně přilepené.

0:01:23.900,0:01:29.740
Proč? Protože voda je polární molekula a[br]různé molekuly v máslu jsou nepolární

0:01:29.740,0:01:33.440
a s něčím takovým nechce[br]mít voda nic společného.

0:01:33.440,0:01:37.450
Takže, co dělá molekulu polární?[br]Jsou tu dvě věci.

0:01:37.450,0:01:40.710
Prvním je nesymetrické rozložení[br]elektronů v molekule.

0:01:40.710,0:01:44.030
Polární molekula pouze z jednoho[br]prvku nemůže existovat,

0:01:44.030,0:01:46.970
protože všechny atomy mají[br]stejnou elektronegativitu,

0:01:46.970,0:01:50.070
a tedy rozložení elektronů[br]bude všude stejné.

0:01:50.070,0:01:53.910
Elektronegativita nám říká, jak[br]moc chce nějaký prvek elektrony,

0:01:53.910,0:01:57.810
ale lepší je si představit, jak moc[br]chtějí elektrony být u nějakého prvku.

0:01:57.810,0:02:02.060
Kdyby byly elektrony 13-ti leté[br]holky, fluor by byl Niall Horan.

0:02:02.060,0:02:06.980
Udělají cokoliv, aby mohly být u něj.[br]Proč? Kvůli trendům periodické tabulky.

0:02:06.980,0:02:11.940
Elektronegativita se zvyšuje zleva[br]doprava, protože atomy mají více protonů

0:02:11.940,0:02:14.990
a více protonů znamená[br]více kluků v kapele.

0:02:14.990,0:02:18.050
Zároveň se shora dolů[br]elektronegativita snižuje,

0:02:18.050,0:02:22.780
protože se zvyšuje dav elektronů a[br]ten blokuje efekt protonů pro ostatní.

0:02:22.780,0:02:25.720
Co se snažím říct je, že[br]elektrony jsou hipsteři.

0:02:25.730,0:02:29.130
Pokud se ostatní elektrony o něco[br]zajímají, tak je to bude zajímat méně.

0:02:29.130,0:02:30.850
Ovšem do hry[br]vstupuje více věcí,

0:02:30.850,0:02:34.040
ale jako ve vztazích[br]mezi dívkami a kapelami,

0:02:34.040,0:02:37.050
je to vše komplikované a divné a[br]hlavně to není nutné vědět.

0:02:37.050,0:02:39.380
Tato mapa nám však[br]ukazuje všechny trendy.

0:02:39.380,0:02:42.740
V horním pravém rohu[br]jsou superstar elektronů.

0:02:42.740,0:02:47.240
Kyslík, dusík, fluor, chlor a brom jsou[br]vlastně One Direction tabulky prvků.

0:02:47.240,0:02:49.290
Abychom mohli mluvit[br]o polárních molekulách,

0:02:49.290,0:02:55.700
musí v nich být prvky s rozdílem[br]elektronegativity alespoň 0,5.

0:02:55.700,0:03:00.460
Pokud je toto splněno, je vnější elektron[br]častěji u prvku s vyšší elektronegativitou

0:03:00.460,0:03:02.860
a této molekule[br]říkají chemici polární.

0:03:02.860,0:03:06.480
Důsledkem je parciální záporný náboj[br]na elektronegativnější části molekuly

0:03:06.480,0:03:09.540
a parciální kladný náboj[br]na straně druhé.

0:03:09.540,0:03:12.599
V extrémních případech, kdy[br]je rozdíl elektronegativity 1,6,

0:03:12.599,0:03:16.020
dostaneme dva[br]ionty v jedné molekule.

0:03:16.020,0:03:19.160
A takové už ale nepatří[br]mezi polární molekuly.

0:03:19.160,0:03:22.410
Mluvíme tady jen[br]o rozmezí mezi 0,5 a 1,6.

0:03:22.410,0:03:26.130
Další požadavek je, že musí[br]být geometricky nesouměrné.

0:03:26.130,0:03:31.430
CO2 je nesymetrické v náboji,[br]ale jelikož je lineární, v jedné čáře,

0:03:31.430,0:03:34.209
je to taková[br]symetricky nesymetrická.

0:03:34.209,0:03:39.209
To platí i pro CH4, kde jsou tetraedricky[br]uspořádané málo elektronegativní vodíky

0:03:39.209,0:03:41.180
kolem elektronegativnějšího[br]uhlíku.

0:03:41.180,0:03:45.380
Tyto molekuly mají polární[br]vazby, ale jako takové nejsou polární,

0:03:45.380,0:03:49.319
protože jejich vazby jsou symetrické,[br]a tak se vzájemně vyruší.

0:03:49.319,0:03:53.550
Aby byla molekula polární,[br]musí mít dipólový moment,

0:03:53.550,0:03:58.480
rozdělení náboje kolem molekuly[br]na kladnou část a zápornou část.

0:03:58.480,0:04:02.469
Hodně molekul je nesymetrických[br]v elektronegativitě i v geometrii.

0:04:02.469,0:04:06.760
To jsou ty naše polární molekuly,[br]nesymetrické krásky chemie.

0:04:06.760,0:04:09.140
Jen se na ně podívejte. Jsou[br]tak úžasné a podivné.

0:04:09.140,0:04:12.879
Dokonce umíme i vyznačit, kde[br]se nachází jejich náboje.

0:04:12.879,0:04:17.940
Značí se to šipkou s plusem směřující[br]od kladného náboje k zápornému.

0:04:17.940,0:04:22.500
Malé delta plus (δ+) nebo[br]minus (δ–) u atomů

0:04:22.500,0:04:25.120
značí parciální kladný[br]a záporný náboj.

0:04:25.120,0:04:27.530
Kapaliny z polárních[br]molekul jsou skvělá

0:04:27.530,0:04:31.710
rozpouštědla těles z polárních[br]nebo iontových látek.

0:04:31.710,0:04:34.340
Iontové látky jsou vlastně[br]jen hodně polární,

0:04:34.340,0:04:38.060
nemají částečný kladný a[br]záporný dipólový moment,

0:04:38.060,0:04:41.389
ale jejich elektrony se úplně přesunou,[br]čímž vytvoří dva nabité ionty.

0:04:41.389,0:04:44.180
Určitě jste slyšeli, že podobné[br]se rozpouští v podobném,

0:04:44.180,0:04:48.620
tedy nejsnazší způsob pro zjištění, zda je[br]kapalina polární nebo ne, je přidání vody.

0:04:48.620,0:04:52.960
Ovšem proč se to děje,[br]se většinou nevysvětluje.

0:04:52.970,0:04:55.590
Takže co se[br]vlastně děje?

0:04:55.590,0:05:00.870
Můžou se zdát jako xenofobové,[br]kteří se bojí všeho, co je jiné.

0:05:00.870,0:05:04.720
Ale jako vše má[br]i tohle svůj důvod.

0:05:04.720,0:05:09.940
A jako všechno, pravděpodobně to má[br]něco se snižováním energie systému.

0:05:09.940,0:05:11.100
A to si pište,[br]že má.

0:05:11.100,0:05:14.000
Ty parciální[br]náboje vody?

0:05:14.000,0:05:17.920
Ty mají nejnižší energii, když jsou[br]hezky srovnané, kladný k zápornému.

0:05:17.920,0:05:19.960
Skoro jako[br]kapalné krystaly.

0:05:19.960,0:05:23.120
Takže máme uspořádání,[br]které samozřejmé teče,

0:05:23.120,0:05:27.840
a ty kyslíky se vždycky snaží natočit tak,[br]aby byly u vodíků ostatních molekul.

0:05:27.840,0:05:29.030
Tak, aby[br]snížily energii.

0:05:29.030,0:05:31.550
Můžete dokonce sami vidět[br]působení molekul,

0:05:31.550,0:05:37.640
třeba na povrchovém napětí, když do 100 ml[br]kádinky nalijete více než 100 ml vody.

0:05:37.640,0:05:40.780
Síla povrchového napětí závisí na[br]mezimolekulárních silách molekul,

0:05:40.780,0:05:43.920
které je[br]drží pospolu.

0:05:43.920,0:05:46.680
Tyto přitažlivé síly,[br]kterým se říká kohezní,

0:05:46.680,0:05:48.770
přitahují molekuly[br]na povrchu dovnitř.

0:05:48.770,0:05:53.860
A to, co zde vidíte, je pouze[br]výsledek působení těchto sil,

0:05:53.860,0:05:56.460
tedy minimalizace[br]povrchu vody v této kádince.

0:05:56.460,0:06:00.229
Kdybychom tam přidali trochu oleje,[br]všechnu vodu to naprosto rozhodí.

0:06:00.229,0:06:02.920
Oleje mají hodně[br]nepolární molekuly,

0:06:02.920,0:06:09.560
takže najednou tu máme nenabitou hmotu,[br]která nám narušuje hezky uspořádanou vodu.

0:06:09.560,0:06:14.840
Ale když se na to podíváte zblízka, je to[br]podobné jako mezi vodou a vzduchem.

0:06:14.840,0:06:20.760
Voda dělá všechno, aby snížila svůj[br]povrch a tak nějak vypuzuje olej pryč.

0:06:20.760,0:06:25.439
Není to tak, že voda nemá ráda olej,[br]akorát má sebe ráda mnohem více,

0:06:25.439,0:06:26.949
takže se s olejem[br]nebude míchat.

0:06:26.949,0:06:29.770
Ale když přidáte polární látky,[br]tak to se vodě bude líbit,

0:06:29.770,0:06:34.229
a ty polární látky půjdou po všech[br]parciálních nábojích, které najdou.

0:06:34.229,0:06:36.630
Nebo spíše, jako[br]u většiny iontových látek,

0:06:36.630,0:06:41.139
částečně záporné kyslíky[br]obklíčí kladné ionty

0:06:41.139,0:06:44.910
a částečně kladné vodíky si[br]vezmou záporné ionty,

0:06:44.910,0:06:49.080
čímž rozbijí krystal a[br]rozpustí ho ve volné ionty.

0:06:49.080,0:06:53.070
Občas se stane, že[br]pozorujeme nečekané.

0:06:53.070,0:06:59.960
Když smícháme 50 ml vody a 50 ml ethanolu,[br]co se stalo? Máme méně než 100 ml kapaliny.

0:06:59.960,0:07:05.200
Uspořádání vody a ethanolu je totiž více[br]strukturované a tedy i více husté,

0:07:05.200,0:07:06.979
proto má[br]menší objem.

0:07:06.979,0:07:11.720
Polarita vody je spojená s aspektem,[br]díky kterému existuje život:

0:07:11.720,0:07:12.720
Vodíkové můstky.

0:07:12.720,0:07:15.690
Částečný záporně nabitý[br]kyslík a kladně nabité vodíky

0:07:15.690,0:07:19.479
molekule vody[br]nejsou úplně věrní.

0:07:19.480,0:07:25.020
Zaplétají se do různých podivných[br]vztahů s atomy ze sousedních molekul.

0:07:25.020,0:07:29.039
Tyto neplnohodnotné vztahy mezi těmito[br]atomy nazýváme vodíkovými můstky.

0:07:29.039,0:07:33.499
V případě ledu, všechny O a H[br]atomy vytvářejí tyto vodíkové můstky.

0:07:33.500,0:07:39.110
Energeticky nejvýhodnější uspořádání[br]vodíkových vazeb v ledu molekuly od sebe

0:07:39.110,0:07:45.409
lehce odstrkuje, a proto má led[br]o 10 % větší objem než kapalná voda.

0:07:45.409,0:07:47.850
Což není běžný vztah mezi[br]kapalinou a pevnou látkou.

0:07:47.850,0:07:52.610
Když led roztává, zůstává stále[br]zhruba 80 % vodíkových můstků,

0:07:52.610,0:07:57.289
zůstávají tam ledovité klastry, a proto je[br]objem studené vody relativně velký.

0:07:57.289,0:07:59.220
Když však zvýšíme[br]teplotu, klastry zmizí.

0:07:59.220,0:08:04.700
Na základě tohoto je možné[br]vysvětlit zajímavou vlastnost vody:

0:08:04.700,0:08:07.759
Totiž že má nejvyšší[br]hustotu při 4 °C.

0:08:07.760,0:08:13.910
To je důvod, proč ledové kry plovou na[br]hladině a proč má voda pod nimi asi 4 °C.

0:08:13.910,0:08:15.350
A taky proč byl[br]vymyšlen hokej.

0:08:15.350,0:08:18.070
A proč lahev s limonádou[br]praskne, když jí dáte do mrazáku.

0:08:18.070,0:08:21.350
Vodíkové můstky také způsobují,[br]že je koupání v teplé vodě tak skvělé,

0:08:21.350,0:08:22.980
proč parní stroje[br]změnily svět

0:08:22.980,0:08:29.020
a proč je stálá teplota na naší[br]planetě v porovnání s jinými.

0:08:29.020,0:08:32.429
Pro změnu teploty vody[br]musíme vynaložit spoustu energie,

0:08:32.429,0:08:37.980
protože i k malé tepelné změně je[br]třeba rozbít spoustu vodíkových můstků

0:08:37.980,0:08:40.599
a tento proces je spojen[br]s velkou tepelnou výměnou.

0:08:40.599,0:08:44.800
Tepelná kapacita vody je zhruba pětkrát[br]větší než kapacita obyčejného kamene.

0:08:44.800,0:08:49.060
Ještě jsme ale neskončili s výčtem toho,[br]co všechno vodíkové můstky způsobují.

0:08:49.060,0:08:54.120
Díky nim se ve vodě rozpouští téměř[br]vše, co je alespoň částečně polární,

0:08:54.120,0:08:58.570
tedy například cukry, bílkoviny a další[br]spousta anorganických sloučenin.

0:08:58.570,0:09:02.635
Voda se svým dipólovým momentem[br]může rozpustit více sloučenin

0:09:02.635,0:09:05.000
než kterákoli jiná[br]sloučenina na světě.

0:09:05.000,0:09:08.100
Vlastně se divím,[br]že nerozpustí i nás.

0:09:08.100,0:09:11.830
Čímž se dostávám k poslední věci[br]a tou jsou hybridní molekuly.

0:09:11.830,0:09:14.870
Existuje spousta molekul jako[br]jsou třeba saponáty,

0:09:14.870,0:09:17.520
které obsahují jak[br]polární, tak nepolární části.

0:09:17.520,0:09:22.710
Tento prostředek na nádobí je proto[br]schopen rozpustit zbytky po mém máslu

0:09:22.710,0:09:25.360
s pomocí množství molekul[br]blízkým Avogadrovu číslu,

0:09:25.360,0:09:31.980
jelikož ho obklopí nepolární částí a pak[br]ho umyje pomocí polární části z mé ruky.

0:09:31.980,0:09:34.940
Výborně, hned[br]je to lepší.

0:09:34.940,0:09:40.420
Ale stejně si to půjdu radši umýt[br]do koupelny. Hned jsem zpět.

0:09:40.420,0:09:44.110
Podobně i mastné kyseliny, které tvoří[br]buněčnou membránu, mají polární části,

0:09:44.110,0:09:47.240
kterými můžou interagovat[br]s vodným prostředním v buňce,

0:09:47.240,0:09:52.500
zatímco nepolární řetězec zabraňuje[br]rozpuštění buňky v okolní vodě.

0:09:52.500,0:09:54.240
Mají to elegantně[br]vymyšlené, nebo ne?