-
Хората са знаели от хиляди години,
-
просто като наблюдавали
заобикалящата ги среда,
-
че съществуват най-различни вещества
-
с разнообразни свойства.
-
Не само имат различни свойства,
-
някои могат да отразяват светлината
по определен начин,
-
или да не отразяват светлината.
-
Могат да са с определен цвят
-
или при определена температура
-
са течни, газообразни или твърди.
-
В един момент започват да наблюдават
-
как те реагират помежду си,
поставени в определени условия.
-
Тук се виждат снимки
на някои от тези вещества.
-
Това тук е въглерод под формата на графит.
-
Това е олово, а това злато.
-
Всички изображения, които ти показвам,
съм ги свалил от ето този сайт.
-
Всички показани вещества в твърдата си форма,
но ние също знаем, че...
-
Знаем, че съществуват газове,
-
определен тип газообразни частички
-
и в зависимост какъв вид газови частици търсим –
дали ще е въглерод, кислород или азот,
-
те имат различни свойства. Също така
има вещества, които
-
са в течно състояние, други се превръщат в течност,
ако повишим температурата достатъчно.
-
Ако повишим температурата
на златото или оловото, те
-
се втечняват. Друг пример е,
ако запалим въглерода,
-
той преминава в газообразно състояние
и се освобождава в атмосферата,
-
а структурата му се разрушава.
-
Това са процеси, които всички ние,
цялото човечество
-
сме наблюдавали хиляди години.
-
Това ни довежда до естествения въпрос,
който в миналото е бил философски,
-
и на когото в днешно време
можем да отговорим,
-
този въпрос е: Ако чупим на малки
и все по-малки парченца този въглерод,
-
има ли някаква най-малка част
от това вещество,
-
изключително малка частица
от тази субстанция,
-
която все още да притежава
свойствата на въглерода?
-
И ако има начин да продължим
да разделяме до още по-малки частици,
-
ще загубим ли свойствата на въглерода?
-
Отговорът е: да.
-
От терминологична гледна точка, елементи
наричаме тези различни вещества,
-
тези чисти субстанции, които имат специфични
свойства при определена температура
-
и реагират по определен начин.
-
Наричаме ги елементи.
-
Въглеродът е елемент, оловото е елемент,
златото е елемент.
-
Можеш да предположиш, че водата също е
елемент, както хората са предполагали
-
назад в историята, но сега знаем,
-
че водата се състои
от по-прости елементи.
-
Това са кислород и водород.
-
Всички известни нам елементи
са включени в периодичната система.
-
С значи въглерод, само давам пример
с онези елементи, които
-
са основни за човечеството, и
в течение на времето най-вероятно
-
ще се запознаеш с всички елементи.
-
Това е кислород, това азот,
а това силиций.
-
Това Au е злато. Това е олово.
-
Най-основната частица на всеки един
от тези елементи е атомът.
-
Да обобщим, ако раздробяваме
на все по-малки парченца,
-
накрая ще достигнем
до въглеродния атом.
-
Направи същото нещо и тук, и накрая
ще достигнеш до златния атом.
-
Ако направиш същото и тук,
накрая ще получиш
-
една от тези много малки частици,
-
която ще наречеш оловен атом.
-
След това не можеш
да продължиш да раздробяваш,
-
и полученото все още да бъде олово.
-
Тогава вече свойствата на оловото
няма да присъстват.
-
И искам да те накарам да си представиш нещо,
което на мен ми е трудно да си представя –
-
колко невероятно малки са атомите.
-
Наистина не можеш да си представиш
колко са малки. Например въглеродът.
-
Косата ми е направена от въглерод.
Всъщност по-голямата част от тялото ми
-
е направена от въглерод.
-
Нещо повече – повечето живи същества
са направени главно от въглерод.
-
Например да вземем косата ми,
тя е направена от въглерод.
-
Основният елемент, от който се състои
косата ми, е въглерод.
-
Така че, ако вземем един мой косъм –
косата ми не е руса,
-
но този цвят контрастира с черния фон.
-
Косата ми всъщност е черна,
но няма да можеш
-
да я виждаш на екрана.
-
Ако наистина взема
един косъм и те попитам:
-
колко въглеродни атома е широк?
-
И ако вземеш напречен разрез
на този мой косъм, не по дължина,
-
а напречно, и се запопиташ колко въглеродни
атома е широчината на този косъм?
-
Може да допуснеш, понеже е много тънък,
-
че може би има хиляда
въглеродни атома тук,
-
или десет хиляди, или сто хиляди,
-
а аз ще кажа, НЕ! Има
един милион въглеродни атома.
-
Можеш да преброиш един милион
въглеродни атома по ширината на
-
нормалния човешки косъм.
-
Атомите не са точно един милион, това
твърдение е очевидно приблизително,
-
но това ти дава представа
колко малки са атомите.
-
Достатъчно е само да си отскубнеш
един косъм от главата
-
и да си представиш как слагаш
едно до друго един милион малки неща,
-
по широчината на косъма, не по дължината,
а по широчината на косъма.
-
Даже е трудно да видиш
широчината на косъма.
-
А има един милион въглеродни атома
-
в този напречен разрез.
-
Би било доста яко...
-
вече знаем, че съществува това
най-основно съставно блокче въглерод,
-
това най-просто съставно блокче
на всеки елемент.
-
Онова, което е още по-изумително,
е, че тези съставни блокчета
-
са свързани помежду си.
Въглеродният атом е съставен
-
от още по-прости частици.
-
Златният атом също е съставен от такива
още по-прости фундаментални частици.
-
Подредбата на тези частици
определя атомите,
-
а промяната в броя на фундаменталните
частици може да промени
-
свойствата на този елемент,
как реагира спрямо условията,
-
или дори да променим самия елемент.
-
За да можем да разберем
материята по-добре,
-
нека да поговорим за тези
фундаментални частици.
-
И ето имаме протона.
-
Всъщност протонът е определящ за....
-
броят на протоните в ядрото на атома –
след малко ще говорим за ядрото на атома,
-
това е нещото, което определя елемента.
-
Определя всеки елемент.
-
Когато разгледаме периодичната система
ето тук, елементите са всъщност
-
подредени по своето атомно число,
а атомното число е
-
буквално броят на протоните
за всеки елемент.
-
По определение, водородът
има един протон.
-
Хелият има два протона.
Въглеродът има шест протона.
-
Няма въглерод със седем протона,
-
при такъв брой това вече е азот,
това вече не е въглерод.
-
Кислородът има осем протона.
Ако някак пробавиш
-
още един протон, вече
няма да е кислород, а флуор.
-
Това определя елементите.
-
Броят на протоните определя
елементите.
-
И атомното число е
броят на протоните,
-
броят на протоните, запомни
– това е числото,
-
написано тук отгоре на всеки
един от тези елементи
-
в периодичната система,
броят на протоните
-
е равен на атомното число.
-
Е равен на атомното число.
-
И те слагат това число тук,
защото то е
-
определящата характеристика
на елемента.
-
Другите две съставни части на атома
-
са електрон
-
и неутрон.
-
Можеш да започнеш да строиш
модела в главата си,
-
който в течение на изучаването
на химия ще видиш,
-
че ще става все по-абстрактен
и ще ти е много трудно
-
да си създаваш определения,
но един начин да си го представиш, е
-
мислено да сложиш
протоните и неутроните
-
в центъра на атома.
-
Те представляват
ядрото на атома.
-
Например, знаем, че въглеродът
има шест протона.
-
Едно, две, три, четири,
пет, шест.
-
Въглерод 12, който е версия
на въглерода, също
-
има шест неутрона.
-
Може да има разновидности на въглерода,
които имат различен брой неутрони.
-
И така, броят на неутроните може да се променя,
броят на електроните може да се променя,
-
и все още да имаме
същия елемент.
-
Но протоните не могат
да се променят.
-
Ако промениш протоните,
получаваш различен елемент.
-
Ще ти нарисувам ядрото
на въглерод 12.
-
Едно, две, три, четири,
пет, шест.
-
И ето това тук е ядрото
на въглерод 12.
-
И понякога той ще бъде
записан така.
-
А понякога ще е записан
броят на протоните.
-
Причината, поради която
изписваме въглерод 12,
-
знаеш, тук преброих шест неутрона,
-
та причината е, че това е сборът –
можеш да го разглеждаш като общия брой –
-
един начин да го разглеждаш...
в бъдеще ще видим повече нюанси...
-
това е общият брой протони
и неутрони в ядрото.
-
Въглеродът по дефиниция
има атомно число 6,
-
но можем да го добавим тук,
за да си напомняме за него.
-
И така, в центъра на въглеродния атом
имаме това ядро.
-
И въглерод 12 има шест
протона и шест неутрона.
-
Друга разновидност на въглерода –
въглерод 14,
-
той пак има шест протона,
но този път осем неутрона.
-
Броят на неутроните
може да се променя,
-
но това тук е въглерод 12.
-
И ако въглерод 12 е неутрален, ще ти дам
повече подробности за това след малко,
-
ако е неутрален, тогава
ще има шест електрона.
-
Ще нарисувам тези
шест електрона.
-
Едно, две, три, четири,
пет, шест.
-
Един начин, може би
първият начин
-
да си представим взаимовръзката
между електроните и ядрото,
-
е да си представим
как електроните обикалят,
-
движат се около това ядро.
-
Друг модел е да си представим
как орбитират
-
около ядрото, но това не е точно така.
-
Те не орбитират така, както
планета орбитира около слънцето.
-
Но това е добра стартова позиция.
-
Още един начин е да си представим, че
един вид подскачат около ядрото
-
или бръмчат около него.
-
Това е така, само защото реалността е много странна
на това ниво на съществуване
-
и всъщност ще трябва
да се обърнем към квантовата
-
физика, за да можем наистина да разберем
какво точно прави електронът.
-
Но първият модел, който да си представиш, е:
в центъра на атома на този въглерод 12
-
имаме това ядро.
-
Това е ядрото ето тук.
-
А тези електрони подскачат
около ядрото.
-
Причината, поради която тези електрони
не се отдалечават от това ядро, е
-
че те са някак си привлечени
от това ядро
-
и формират част от този
атом, чиито протони
-
имат положителен заряд.
-
Имат положителен заряд, а електроните
имат отрицателен заряд.
-
Едно от отличителните качества
на тези фундаментални частици е,
-
че когато започнеш да си мислиш
какво всъщност е заряд,
-
когато започнеш да се замисляш,
-
някак навлизаш надълбоко.
-
Но единственото, което знаем,
-
когато говорим за
електромагнитни сили е,
-
че противоположните
заряди се привличат.
-
Най-добрият начин да си го представим,
е че протоните и електроните
-
имат различни заряди,
-
затова се привличат.
-
Неутроните са неутрални,
затова те само си седят тук
-
вътре в ядрото и имат
влияние върху свойствата
-
до известна степен за някои атоми
на определени елементи.
-
Но причината електроните
да не отлетят е,
-
защото те са привлечени.
-
Те са привлечени от ядрото.
-
Те също така имат невероятно
висока скорост –
-
всъщност е много...
пак се докоснахме до
-
една много странна част от физиката,
щом стана въпрос за това
-
какво точно прави електрона.
-
Предполагам можем да кажем, че електронът
подскача толкова интензивно,
-
за да не падне върху ядрото,
-
така можем
да си представим това.
-
И ето, споменах ти за въглерод 12,
-
който се определя
от броя на протоните.
-
Кислородът се определя
от своите осем протона.
-
И още веднъж, електроните могат
да си взаимодействат с други електрони.
-
Те могат да бъдат отнети
от други атоми.
-
И този момент всъщност формира голяма част
от разбирането ни за химичните процеси.
-
Базира се на това колко електрони
има един определен
-
атом или елемент.
-
И как тези електрони
се конфигурират,
-
как електроните на други
елементи се конфигурират
-
или може би други атоми
на същия елемент.
-
Можем да започнем да предвиждаме
как атомът на един елемент
-
може да реагира с друг атом
на същия елемент.
-
Или как атом на един
елемент би реагирал,
-
как би се свързал или
не би се свързал,
-
привлякъл или отблъснал
един атом на друг елемент.
-
Например (за това ще учим
много в бъдеще),
-
възможно е един атом
-
да изблъска електрон
от въглерода,
-
поради някаква причина
и ще говорим
-
за това, че определени неутрални атоми
на определени елементи имат по-голям афинитет от други.
-
Например, ако един от тези атоми
привлече един електрон от въглерода,
-
тогава този въглероден атом
ще има по-малко електрони,
-
отколкото протони, и тогава ще имаме
пет електрона и шест протона.
-
Това създава положителен заряд.
-
И така в този въглерод 12,
първата версия, която направих,
-
имах шест протона, шест електрона
и така зарядът се неутрализира.
-
Ако изгубя един електрон
и останат само пет,
-
тогава ще имам
положителен заряд.
-
Ще говорим още много за това
-
в течение на уроците по химия,
-
но се надявам, че започва
-
да ти става интересно.
-
Сега вече можем да се приближим
до тази фундаментална градивна частица,
-
наречена атом.
-
А дори по-забележително е, че тази
фундаментална градивна частица
-
е изградена от още по-фундаментални
градивни частици.
-
И тези неща могат
да бъдат разменяни,
-
за да променят свойствата
на атомите или дори
-
да преминават от атома на един елемент
в атома на друг елемент.