-
În majoritatea științelor trebuie să devii destul de avansat până
-
să ajungi să adresezi întrebările filosofice interesante,
-
dar în chimie începe de la bun
-
început cu ceea ce este probabil cea mai interesantă
-
parte filosofică a întregului subiect și aceea e atomul.
-
Şi ideea atomului, aşa cum filozofii ziceau de mult,
-
şi poţi să te interesezi dacă vrei, primii filozofi
-
care au filozofat despre asta, au spus, hei, dacă
-
dacă aş începe cu, idk, cu un măr,
-
aş începe cu un măr
-
şi aş continua să-l tai-- stai să desenez
-
un măr frumuşel, aşa să n-arate ca
-
o inimioară.
-
Aşa.
-
Ai un măr frumuşel, şi continui să-l tai,
-
in bucăţele mici mici.
-
Deci eventual ai o bucăţică aşa micuţă încât
-
nu o mai poţi tăia. :C
-
Şi sunt sigur că unii din filozofii ăştia or luat
-
un cuţit şi au încercat şi s-or gândit că
-
oh, dacă aş putea doar să-mi ascut cuţitul puţin,
-
aş putea să-l tai din nou şi din nou! (fiţi optimişti yey)
-
Deci îi o construcţie complet filozofică, care
-
nu îi chiar aşa îndepărtată de cum cunoaştem
-
atomul în ziua de azi.
-
Îi doar o abstracţie mentală care ne ajută
-
să descriem multe observaţii pe care le găsim în Univers.
-
Anyway, filozofii ăştia au spus, well, la un momentdat
-
credem că o să fie o mică parte a mărului
-
pe care nu o s-o putem tăia.
-
Şi au numit-o "atom".
-
Şi au spus că nu trebuie să fie neapărat un măr.
-
Îi adevărat pentru orice substanţă sau element
-
pe care îl găseşti în Univers.
-
Şi aşa "atom" înseamnă "care nu se poate tăia" în greacă.
-
Indivizibil.
-
Indivizibil.
-
Acuma noi ştim că defapt se poate tăia
-
şi nu e cea mai mică formă
-
de materie pe care o ştim.
-
Ştim că un atom îi format din mai multe
-
particule fundamentale.
-
Şi lăsaţi-mă să scriu asta.
-
Deci avem neutronul
-
Şi o să desenez aici cum stau toate împreună
-
şi structura atomului.
-
Avem un neutron.
-
Avem un proton.
-
Şi avem electroni.
-
electroni.
-
Şi probabil eşti deja familiar cu asta, dacă te uiţi
-
la videoclipuri vechi cu proiecte atomice, o să vezi
-
desenul ăsta...
-
Să vedem dacă pot să-l fac şi eu...
-
Ceva în genu.
-
Şi ai chestiile astea învârtindu-se
-
care arată cam aşa.
-
Orbitele care arată cam aşa.
-
Şi poate ceva care arată aşa.
-
Şi noţiunea generală în spatele desenelor ăstora nucleare
-
(şi sunt sigur că încă mai apar
-
la ceva laboratoare apărătoare de guvern sau locuri de genu) îi că
-
ai un nucleu în mijlocul atomului.
-
Ai un nucleu în mijlocul atomului.
-
Şi ştim că nucelul are neutroni şi protoni.
-
Neutroni şi protoni.
-
Şi o să mai vorbim despre
-
care elemente au câţi neutroni şi câţi protoni.
-
Şi o să folosesc cuvântul orbită puţin
-
deşi o să învăţăm imediat
-
ca acest cuvânt este incorect sau chiar
-
un mod idiot de a vizualiza
-
ce face un electron.
-
Dar vechea ideea îi ca ai aceşti electroni
-
care orbitează în jurul nucelului în acelaşi mod în care
-
Pământul orbitează în jurul soarelui, sau luna
-
orbitează în jurul Pământului.
-
Şi a fost dovedit că defapt asta
-
îi foarte greşit.
-
Şi când vom face mecanicile quantum vom învăţa de ce asta
-
nu are cum să meargă, care sunt contradicţiile
-
când încerci să modelezi un electron ca o planetă
-
mergând în jurul Soarelui.
-
Dar asta era idea originală, şi
-
cred că genul ăsta de idee îi cea mai populară
-
modalitate de a vedea un atom.
-
Am spus că atomul îi interesant filozofic.
-
De ce îi interesant filozofic?
-
Pentru că ce vedem noi acum ca modul acceptat de a vedea un atom
-
defapt începe să se înceţoşeze linia dintre
-
realitatea noastră fizică, şi totul în lume îi doar informaţie, şi
-
nu există defapt "materie adevărată" sau
-
"particule adevărate" în modul în care le definim noi în viaţa de zi cu zi.
-
Ştii, pentru mine, o particulă, oh, arată,
-
ca un bob de nisip.
-
Pot să-l iau, să-l ating.
-
Pe când o undă, gen o undă sonoră, ar putea fi
-
doar schimbarea asta de energie în timp.
-
Dar o să învăţăm, mai ales în mecanica quantum,
-
că totul se încurcă atunci când ne apropriem
-
de mărimea scalară unui atom.
-
Anyway, am zis că ăsta îi un mod incorect.
-
Care îi modul corect?
-
Deci defapt, asta e o poză, nu chiar,
-
e şi o descriere.
-
Deci e o întrbare interesantă, ce tocmai am spus.
-
Cum poţi avea poza unui atom?
-
Pentru că până la urmă majoritatea lungimilor de unde
-
de lumină, mai ales lungimile de unde de lumină vizibile, sunt
-
mult mai largi decât mărimea unui atom.
-
Tot ce observăm în viaţă
-
este reflectat de llumină.
-
Dar dintr-o dată, când ne referim la un atom,
-
reflectarea luminii devine un instrument prea mare
-
prea brut ca să se observe atomul.
-
În orice caz, aceasta este o imagine a atomului de heliu.
-
Atomul de heliu are doi protoni şi doi neutroni.
-
Sau cel puţin acest atom de heliu are doi
-
protoni şi doi neutroni.
-
Şi modul în care arată aici în nucleu, chiar
-
aici, poate aceştia sunt-- asum că
-
roşu îi pentru protoni şi mov pentru neutroni.
-
Mov pare mai mult o culoare neutră.
-
Şi stau în mijlocul atomului.
-
Şi toată ceaţa asta în jurul lor, aceea sunt
-
cei doi electroni pe care îi are heliumul, sau cel puţin
-
cei pe care acest atom de heliu îi are.
-
Ai putea câştiga sau pierde un electron.
-
Dar acesştia sunt doi electroni.
-
Cum stai acolo şi spui "Dar Sal, cum poate ceaţa asta să fie doi electroni?"
-
?
-
Şi aici devine interesant filozofic!
-
Deci nu poţi descrie calea unui electron în jurul
-
nucleului cu tradiţionala idee de orbită pe care
-
am întâlnit-o uitându-ne la planete sau dacă ne imaginăm
-
lucruri la o scală mai mare.
-
Ci defapt la un electron nu poţi să-i şti exact
-
momentumul şi locaţia la nici un punct în timp.
-
Tot ce poţi să ştii îi probabilitatea distribuţiei
-
a unde îi cel mai probabil să fie.
-
Şi cum îi descris aici, negru îi probabilitate
-
mai mare, deci şansele să găseşti
-
electronul aici sunt mai mari decât aici.
-
Dar electronul ar putea fi chiar oriunde.
-
Ar putea fi şi aici, deşi îi complet alb.
-
Normal, cu o foarte foarte foarte foarte foarte mică
-
probabilitate.
-
Şi aşa funcţia asta a unde se poate găsi un electron e numită
-
un ORBITAL.
-
Orbital.
-
A nu se confunda cu orbită.
-
Orbital.
-
Nu uita, o orbită îi ceva în genu ăsta.
-
Gen Venus mergând în jurul Soarelui.
-
Îi uşor pentru noi să ne imaginăm.
-
Orbitalul este defapt o probabilitate matematică
-
funcţie care ne spune unde este
-
mai probabil să găsim un electron.
-
O să avem mult mai mult de-a face cu asta când ne vom ocupa de mecanicile quantum,
-
dar atunci nu o să fie cu scopul
-
de genul introdecerea în lumea chimiei.
-
Dar hei, interesant, nu crezi?
-
Comportamentul unui electron la scala aia îi aşa bizar încât tu
-
nu poţi-- adică, să-l numeşti o particulă îi aproape derutant.
-
Îi numit o particulă, dar nu o particulă în
-
sensul cu care ne-am obişnuit noi în viaţa de zi cu zi.
-
Îi o chestie la care nu ştii nici măacar unde e!
-
Ar putea fi oriunde în ceaţa asta.
-
Şi vom învăţa mai târziu ca sunt diferite forme de
-
"ceaţă" adăugând din ce în ce mai mulţi electroni la atom.
-
Pentru mine, începe să adreseze probleme filozofice
-
gen "ce îi materia defapt?" sau "lucrurile pe care le vedem,
-
cât de reale sunt?"
-
Sau cel puţin cât de reale sunt, definind realitatea?
-
Anyway nu vreau să devin prea filozofic cu tine.
-
Dar toată noţiunea electronilor, protonilor, sunt
-
sunt întemeiate pe noţiunea asta a schimbării.
-
Şi am mai vorbit despre asta când am învăţat despre
-
legea lui Colomb.
-
Poţi să revezi legile lui Colomb în plazlistul
-
cu fizică. Dar ideea îi că un electron
-
este încărcat cu sarcină negativă.
-
Un proton, câteodată scris aşa,
-
are sarcină pozitivă.
-
Şi un neutron nu are nicio sarcină.
-
Şi asta era tentant la modelul original
-
al unui electron.
-
Dacă ar spune, ok, dacă chestia asta are sarcină pozitivă, nu?
-
Deci hai să spunem că ăştia în doi neutroni şi doi protoni.
-
Să spunem că îi un atom de heliu.
-
Atunci o să avem nişte sarcini pozitive aici.
-
Şi nişte sarcini negative acolo.
-
Sarcininele opuse se atrag.
-
Şi atunci dacă chestiile astea au o viteză, destulă
-
viteză, ar obita în jurul ăsteia, ca şi cum
-
orbitează o planeta în jurul Soarelui.
-
Dar acum înzăţăm, deşi asta îi parţial adevărat, că
-
cu cât mai departe îi un electron de nucleu, cu atât
-
are mai multă energie potenţială.
-
Şi aşa o să vrea să se mişte în jurul nucleului, dar
-
din cauza mecanicii la nivelul quantum, nu
-
o să aibă o mişcare aşa de simplă, gen
-
o cometă în jurul Soarelui, are defapt genul ăsta de
-
comportament tip undă, unde are doar posibilitatea asta
-
de funcţie care îl descrie.
-
Dar cu cât un orbital îi mai departe,
-
cu atât are mai mult potenţial.
-
O să aprufundăm asta în videoclipurile următoare.
-
Dar oricum, cum recunoşti ce este un element?
-
Am vorbit mult despe filozofie şi toate alea,
-
dar de unde ştiu eu că acesta este heliu?
-
După numărul de neutroni?
-
După numărul de protoni?
-
După numărul de electroni?
-
Răspunsul este, după numărul de protoni.
-
Deci dacă ştii numărul de protoni, ştii
-
ce element este.
-
Şi numărul de protoni, e definit
-
ca şi NUMĂRUL ATOMIC.
-
Deci să zicem că ceva are patru protoni.
-
De unde ştim ce este?
-
Well în caz că nu l-am memorat, putem să-l căutăm pe
-
tabelul periodic al elementelor, cu care o să avem
-
destulă treabă în plazlistul ăsta. Şi tu spui, oh, 4 protoni
-
îi beriliu.
-
Chiar acolo.
-
Şi numărul atomic îi numărul pe care îl vezi aici.
-
Şi ăsta îi literal numărul de protoni.
-
Şi asta face diferenţa
-
dintre un atom şi celălalt.
-
Dacă ai 15 protoni, avem de+aface cu
-
fosfor.
-
Şi dintr-o dată, dacă ai 7 protoni,
-
ai nitrogen.
-
Dacă ai 8, ai oxigen.
-
Şi asta defineşte elementele.
-
Acuma o să vorbim în viitor despre ce se întâmplă cu sarcina
-
şi toate alea.
-
Sau ce se întâmplă daca câştigi sau pierzi electroni.
-
Dar asta nu schimba elementul pe care îl ai.
-
Şi tot aşa, dacă schimbi numărul de neutroni,
-
tot nu schimbă elementul pe care îl ai.
-
Dar asta duce la o întrbare evidentă, câţi
-
neutroni şi electroni ai?
-
Well, dacă un atom îi neutru la sarcină, înseamnă
-
că are acelaşi număr de elctroni.
-
Deci să zicem că am carbon.
-
Numărul atomic îi 6.
-
Şi masa îi 12.
-
Ce înseamnă asta?
-
Şi lasă-mă să spun şi că îi o particulă neutră.
-
Asta este o particulă neutră.
-
Deci numărul atomic pentru cărbune e 6.
-
Asta ne spune exact câţi protoni are.
-
Deci dacă ar trebui să desenez un mic model aici,
-
şi ăsta îi 100% un model neacurat.
-
O să desenez 6-- 2, 3, 4, 5, 6
-
protoni în mijloc.
-
Şi greutatea acestor protoni, fiecare proton e
-
o unitate de masă, şi o să vorbim mai mult despre
-
cum se relatează la kilograme. E o fracţiune
-
foarte mică dintr-un kilogram.
-
Aproximativ 1,6 ori 10 la puterea
-
minus 27 ori un kilogram.
-
Deci să spunem cp fiecare dintre astea are o unitate atomică de masă (u), şi
-
îi egală cu aproximativ, cred, 1,67 ori 10 la
-
puterea -27. Acesta este un număr foarte mic
-
Este cam imposibil de vizualizat.
-
Cel puţin pentru mine (tristut :C)
-
Asta îmi spune masa întregului atom de carbon,
-
masa acestui particular atom de carbon.
-
Şi asta se poate schimba de la atom
-
de carbon la atom de carbon.
-
Şi îi esenţial masa tuturol protonilor
-
şi a neutronilor (togheter everyone~~)
-
Şi fiecare proton are o masă atomic de 1, în unităţi
-
atomice de masă (u), şi fiecare neutron
-
are u=1.
-
Deci practic faci numărul de protoni +
-
numărul de neutroni.
-
În cazul ăsta avem 6 protoni, deci ne trebe
-
şi 6 neutroni.
-
6 neutroni + 6 protoni.
-
Dar unde sunt electroni?
-
Am zic că atomul îi neutru, deci protonii au o sarcină
-
pozitivă egală cu sarcina negativă a electronilor.
-
Pentru că e un atom neutru, şi are 6 protoni
-
are tot 6 neutroni.
-
Lasă-mă să desenez asta.
-
Deci am zis că avem 6 neutroni aici.
-
1, 2, 3, 4, 5, 6.
-
Deci chiar aici îi nucleul.
-
Şi dacă ar trebui să desenăm electronii-- well
-
aş desena ceaţa, dar am vrea să vizualizăm
-
mai bine, am zice, ok, o sa fie
-
6 electroni
-
1, 2, 3, 4, 5, 6.
-
Şi o să se mişte în jur imprevizibil,
-
aşa încât avem nevoie ca să descriem movimentul
-
de o funcţie de probabilităţi.
-
Şi aşa lcurul interesant e că, majoritatea masei
-
atomului stă chiar aici.
-
Adică cred ca ai notat ca atunci când lumea vorbeşte de masă
-
când le pasă de masa atomică a unui atom,
-
ignoră electroni (TT.TT no friends)
-
Şi asta-i pentru că masa unui proton,
-
îi egal cu 1,836 electroni.
-
Deci dacă ne gândim la masa unui atom, pentru
-
lucruri de bază, putem ignora masa unui electron.
-
E defapt masa nucleului care contează
-
ca masa atomului.
-
Acuma poate vezi tabelui acesta periodic
-
şi spui, ok, ne-au dat numărul atomic aici.
-
Numărul atomic al oxigenului e 8.
-
Deci are 8 protoni.
-
Numărul atomic al siliciului e 14.
-
Deci are 14 protoni.
-
Acuma, ce îi chestia asta?
-
Hai să vedem, carbon.
-
În carbon avem acest 12,0107.
-
Aceea e masa atomică a carbonului.
-
Lăsaţi-mă să scriu asta.
-
Masa atomică a carbonului.
-
Masa atomică a carbonului e 12,0107.
-
Deci ce înseamnă asta?
-
Are carbonul 6 protoni şi atunci
-
restul, restul de 6,0107 neutroni îi gen,
-
o fracţiune a neutronului? :\
-
NU.
-
Înseamnă că dacă ai face media aritmetică a tuturor
-
versiunilor de carbon de pe planetă, şi ai
-
face media lor aritmetică a numărului de neutroni pe baza
-
cantităţii din diferitele tipuri de carbon,
-
ăsta îi rezultatul.
-
Deci defapt carbonul, cele doua tipuri majore, cel mai
-
răspândit este carbon-12.
-
Deci asta îi aşa.
-
Deci asta are 6 protoni şi 6 neutroni.
-
Şi un alt isotop de carbon.
-
Acuma isotopul îi gen, acelaşi element dar
-
cu un număr diferit de neutroni.
-
Un alt isotop de carbon e carbon-14, care
-
e mai greu de găsit pe planetă.
-
Nu ştim cât este în Univers (uhmm -.-") doar pe planetă.
-
Acuma dacă ar trebui să le faci media aritmetică
-
ţi+ar ieşi carbon-13 şi atunci
-
masa atomică ar fi 13, dar ar trebui să pui mai mult din greutatea ăstuia
-
pentru că există în cantităţi mai mari pe Pământ.
-
Practic ăsta-i îi aproape tot carbonul
-
pe care îl vezi.
-
Dar este un pic şi din ăştia.
-
Deci dacă îi cântăreşti cum trebuie, media
-
devina asta.
-
Deci cam tot carbounul pe care îl vei găsi-- dacă ai găsit
-
carbon undeva; greutatea lui în u va fi
-
aproximativ 12,0107.
-
Dar ideea de isotop este una interesantă.
-
Aminteşte-ţi, când schimbi neutroni,
-
nu schimbi elementul fundamental.
-
Pur şi simplu ai un alt isotop, o altă
-
versiune a elementului respectiv.
-
Deci aceste versiuni ale carbounului sunt isotopi.
-
Acuma vreau să termin acest video cu ceea ce cred că este
-
cea mai bună idee în spatele atomilor.
-
Şi cele mai filozofal interesante lucruri despre ei.
-
Este că mărimea relativă-- deci, avem aceşti electroni,
-
care reprezintă o foarte mică masă din atom.
-
1/2000 din masa unui atom sunt electronii.
-
Şi şi aceeia, sunt greu de descris ca
-
particule, deoarece nu poţi spune exact unde sunt
-
sau cât de repede se deplasează.
-
Au pur şi simplu o funcţie de probabilitate.
-
Deci majoritatea atomului este în nucleu.
-
Şi acesta este lucrul interesant.
-
Dacă te uiţi la un atom în medie, daca
-
spui că ăsta îi atomul meu.
-
Să zicem că am 2 atomi care sunt legaţi unul de celălalt (do you feel me~~?)
-
Şi aş zice, cât din asta îi defapt "chestie"?
-
Şi când zic "chestie", e un concept foarte abstract, pentru că
-
vorbim de nucleu,, nu?
-
Pentru că nucleul este unde toată
-
masa este, toată "chestia".
-
Şi se întâmplă defpat ca e o fractie
-
infinitezimală a volumului atomului-- volumul
-
atomului e greu de definit, pentru că electronul
-
poate să meargă cam oriunde, deci dacă vezi volumul ca
-
unde îi cel mai probabil să găseşti un electron, sau cu 90%
-
probabilitate că o să-l găseşti, atunci
-
nucleul este, în multe cazuri, şi cum mă gândesc eu la el,
-
e cam 1/10,000 din volum.
-
Deci, dacă te gândeşti un pic, când te uiţi la ceva, dacă
-
te uiţi la mâna ta sau dacă te uiţi la perete, sau
-
la calculator, 99.99% e SPAŢIU GOL.
-
Nimic.
-
Vacuum.
-
Dacă ai avea ceva ultra-mic-- cred că le-am putea numi
-
particule sau ceva-- majoritatea ar trece prin
-
orice lucru la care te uiţi acuma.
-
Deci deja începe să-ţi pună
-
întrebări pe realiatea noastră.
-
Ce este acolo, când, dacă-- şi asta îi adevărat, nu ceva
-
teorie-- daca iei orice de la
-
blocurile de construcţie, la nivel atomic,
-
majoritatea obiectului respectiv
-
îi vacuum.
-
Ai putea merge prin obiectul respectiv
-
dacă ai fi aşa de mic.
-
Imaginea unui atom de heliu, se spune ca ăsta
-
e 1 femtometru.
-
Ok?
-
1 femtometru.
-
Asta e scala nucleului
-
unui atom de heliu, ok?
-
1 femtometru.
-
Acesta este 1 angstrom, da?
-
Şi se spune că 1 armostrom=100.000femtrometrii.
-
Şi ca să înţelegi mai bine, 1 armstrom e
-
1 ori 10 la -10 metri, nu?
-
Deci atomul e pe undeva pe la scala unui angstrom.
-
În acest cazul heliumului, nucleul e
-
o fracţie şi mai mică.
-
Este 1/100.000.
-
Deci dacă ai avea-- să zicem că ai heliu lichid, pe care
-
ar trebui să fie foarte rece.
-
Dacă te uiţi la el, majoritatea lui e spaţiu gol.
-
Dacă te uiţi la o bară de fier, marea, marea, mare,
-
marea, marea, marea majoritate este spaţiu gol.
-
Şi nici măcar nu am spus, poate este ceva
-
spaţiu liberi înăuntrul nucelului despre care
-
vom putea vorbi în viitor.
-
Dar pentru mine este incredibil, că majoritatea lucrurilor pe care le vedem
-
nu sunt aşa de solide.
-
Sunt defapt spaţiu liber, dar par solide
-
Din cauza modului în care lumina se reflectă pe ele sau
-
din cauza forţelor.
-
Dar defapt nu este nimic de atins aici.
-
Cel mai mult din chestia asta este spaţiu liber!
-
Cred că am spus deja cuvintele "spaţiu liber" destul (da lol) şi cred
-
o să las celelalte
-
lucruri de mind-blow pentru videoclipurile următoare. (bye-byu~~^^)