hideApril is World Autism Month and we want to bring awareness to the importance of inclusion in the classroom!
💡Learn with Amara.org how Captioning Can Empower Diverse Learners!

< Return to Video

Chem123

  • 0:00 - 0:04
    Molekuly! Jsou všude ve svých
    nekonečných a nádherných variacích,
  • 0:04 - 0:08
    ale jelikož je těch variací tolik,
    může toho na nás být hodně.
  • 0:08 - 0:15
    A proto, abychom se naučili tomuto trochu
    více rozumět, řadíme je do skupin a tříd.
  • 0:15 - 0:18
    Je to v naší lidské povaze
    a je to velice užitečné.
  • 0:18 - 0:22
    Jedno ze základních rozdělení je, jestli
    je molekula polární nebo nepolární.
  • 0:22 - 0:25
    Jde o jakousi symetrii, ne jen
    molekuly, ale i náboje v ní.
  • 0:25 - 0:28
    Dají se lehce odlišit
    pouhým pohledem.
  • 0:28 - 0:33
    Máme polární, nepolární, polární,
    nepolární, polární, nepolární.
  • 0:33 - 0:36
    Já osobně jsem
    v týmu polárních.
  • 0:36 - 0:40
    Myslím si, že polární molekuly jsou
    zajímavější i přes jejich nestálou povahu.
  • 0:40 - 0:43
    Nepolární molekuly jsou užitečné
    a jejich symetrie překrásná,
  • 0:43 - 0:46
    ale polární jsou
    podle mě základ všeho.
  • 0:46 - 0:55
    [Znělka]
  • 0:55 - 0:58
    Hned ze začátku pojďme
    rozdělit látky na dva typy.
  • 0:58 - 1:03
    Tady máme kostku másla a v
    této misce je obyčejná voda.
  • 1:03 - 1:09
    Abych tenhle zvláštní pocit měl za sebou,
    tak teď tu kostku másla zmáčknu.
  • 1:09 - 1:13
    A teď ji
    zase pustím.
  • 1:13 - 1:17
    Zkusím si to
    máslo umýt z rukou.
  • 1:17 - 1:21
    Ale ono to nejde...
    Prostě to máslo nejde smýt.
  • 1:21 - 1:24
    Nejde.
    Prostě je na mně přilepené.
  • 1:24 - 1:30
    Proč? Protože voda je polární molekula a
    různé molekuly v máslu jsou nepolární
  • 1:30 - 1:33
    a s něčím takovým nechce
    mít voda nic společného.
  • 1:33 - 1:37
    Takže, co dělá molekulu polární?
    Jsou tu dvě věci.
  • 1:37 - 1:41
    Prvním je nesymetrické rozložení
    elektronů v molekule.
  • 1:41 - 1:44
    Polární molekula pouze z jednoho
    prvku nemůže existovat,
  • 1:44 - 1:47
    protože všechny atomy mají
    stejnou elektronegativitu,
  • 1:47 - 1:50
    a tedy rozložení elektronů
    bude všude stejné.
  • 1:50 - 1:54
    Elektronegativita nám říká, jak
    moc chce nějaký prvek elektrony,
  • 1:54 - 1:58
    ale lepší je si představit, jak moc
    chtějí elektrony být u nějakého prvku.
  • 1:58 - 2:02
    Kdyby byly elektrony 13-ti leté
    holky, fluor by byl Niall Horan.
  • 2:02 - 2:07
    Udělají cokoliv, aby mohly být u něj.
    Proč? Kvůli trendům periodické tabulky.
  • 2:07 - 2:12
    Elektronegativita se zvyšuje zleva
    doprava, protože atomy mají více protonů
  • 2:12 - 2:15
    a více protonů znamená
    více kluků v kapele.
  • 2:15 - 2:18
    Zároveň se shora dolů
    elektronegativita snižuje,
  • 2:18 - 2:23
    protože se zvyšuje dav elektronů a
    ten blokuje efekt protonů pro ostatní.
  • 2:23 - 2:26
    Co se snažím říct je, že
    elektrony jsou hipsteři.
  • 2:26 - 2:29
    Pokud se ostatní elektrony o něco
    zajímají, tak je to bude zajímat méně.
  • 2:29 - 2:31
    Ovšem do hry
    vstupuje více věcí,
  • 2:31 - 2:34
    ale jako ve vztazích
    mezi dívkami a kapelami,
  • 2:34 - 2:37
    je to vše komplikované a divné a
    hlavně to není nutné vědět.
  • 2:37 - 2:39
    Tato mapa nám však
    ukazuje všechny trendy.
  • 2:39 - 2:43
    V horním pravém rohu
    jsou superstar elektronů.
  • 2:43 - 2:47
    Kyslík, dusík, fluor, chlor a brom jsou
    vlastně One Direction tabulky prvků.
  • 2:47 - 2:49
    Abychom mohli mluvit
    o polárních molekulách,
  • 2:49 - 2:56
    musí v nich být prvky s rozdílem
    elektronegativity alespoň 0,5.
  • 2:56 - 3:00
    Pokud je toto splněno, je vnější elektron
    častěji u prvku s vyšší elektronegativitou
  • 3:00 - 3:03
    a této molekule
    říkají chemici polární.
  • 3:03 - 3:06
    Důsledkem je parciální záporný náboj
    na elektronegativnější části molekuly
  • 3:06 - 3:10
    a parciální kladný náboj
    na straně druhé.
  • 3:10 - 3:13
    V extrémních případech, kdy
    je rozdíl elektronegativity 1,6,
  • 3:13 - 3:16
    dostaneme dva
    ionty v jedné molekule.
  • 3:16 - 3:19
    A takové už ale nepatří
    mezi polární molekuly.
  • 3:19 - 3:22
    Mluvíme tady jen
    o rozmezí mezi 0,5 a 1,6.
  • 3:22 - 3:26
    Další požadavek je, že musí
    být geometricky nesouměrné.
  • 3:26 - 3:31
    CO2 je nesymetrické v náboji,
    ale jelikož je lineární, v jedné čáře,
  • 3:31 - 3:34
    je to taková
    symetricky nesymetrická.
  • 3:34 - 3:39
    To platí i pro CH4, kde jsou tetraedricky
    uspořádané málo elektronegativní vodíky
  • 3:39 - 3:41
    kolem elektronegativnějšího
    uhlíku.
  • 3:41 - 3:45
    Tyto molekuly mají polární
    vazby, ale jako takové nejsou polární,
  • 3:45 - 3:49
    protože jejich vazby jsou symetrické,
    a tak se vzájemně vyruší.
  • 3:49 - 3:54
    Aby byla molekula polární,
    musí mít dipólový moment,
  • 3:54 - 3:58
    rozdělení náboje kolem molekuly
    na kladnou část a zápornou část.
  • 3:58 - 4:02
    Hodně molekul je nesymetrických
    v elektronegativitě i v geometrii.
  • 4:02 - 4:07
    To jsou ty naše polární molekuly,
    nesymetrické krásky chemie.
  • 4:07 - 4:09
    Jen se na ně podívejte. Jsou
    tak úžasné a podivné.
  • 4:09 - 4:13
    Dokonce umíme i vyznačit, kde
    se nachází jejich náboje.
  • 4:13 - 4:18
    Značí se to šipkou s plusem směřující
    od kladného náboje k zápornému.
  • 4:18 - 4:22
    Malé delta plus (δ+) nebo
    minus (δ–) u atomů
  • 4:22 - 4:25
    značí parciální kladný
    a záporný náboj.
  • 4:25 - 4:28
    Kapaliny z polárních
    molekul jsou skvělá
  • 4:28 - 4:32
    rozpouštědla těles z polárních
    nebo iontových látek.
  • 4:32 - 4:34
    Iontové látky jsou vlastně
    jen hodně polární,
  • 4:34 - 4:38
    nemají částečný kladný a
    záporný dipólový moment,
  • 4:38 - 4:41
    ale jejich elektrony se úplně přesunou,
    čímž vytvoří dva nabité ionty.
  • 4:41 - 4:44
    Určitě jste slyšeli, že podobné
    se rozpouští v podobném,
  • 4:44 - 4:49
    tedy nejsnazší způsob pro zjištění, zda je
    kapalina polární nebo ne, je přidání vody.
  • 4:49 - 4:53
    Ovšem proč se to děje,
    se většinou nevysvětluje.
  • 4:53 - 4:56
    Takže co se
    vlastně děje?
  • 4:56 - 5:01
    Můžou se zdát jako xenofobové,
    kteří se bojí všeho, co je jiné.
  • 5:01 - 5:05
    Ale jako vše má
    i tohle svůj důvod.
  • 5:05 - 5:10
    A jako všechno, pravděpodobně to má
    něco se snižováním energie systému.
  • 5:10 - 5:11
    A to si pište,
    že má.
  • 5:11 - 5:14
    Ty parciální
    náboje vody?
  • 5:14 - 5:18
    Ty mají nejnižší energii, když jsou
    hezky srovnané, kladný k zápornému.
  • 5:18 - 5:20
    Skoro jako
    kapalné krystaly.
  • 5:20 - 5:23
    Takže máme uspořádání,
    které samozřejmé teče,
  • 5:23 - 5:28
    a ty kyslíky se vždycky snaží natočit tak,
    aby byly u vodíků ostatních molekul.
  • 5:28 - 5:29
    Tak, aby
    snížily energii.
  • 5:29 - 5:32
    Můžete dokonce sami vidět
    působení molekul,
  • 5:32 - 5:38
    třeba na povrchovém napětí, když do 100 ml
    kádinky nalijete více než 100 ml vody.
  • 5:38 - 5:41
    Síla povrchového napětí závisí na
    mezimolekulárních silách molekul,
  • 5:41 - 5:44
    které je
    drží pospolu.
  • 5:44 - 5:47
    Tyto přitažlivé síly,
    kterým se říká kohezní,
  • 5:47 - 5:49
    přitahují molekuly
    na povrchu dovnitř.
  • 5:49 - 5:54
    A to, co zde vidíte, je pouze
    výsledek působení těchto sil,
  • 5:54 - 5:56
    tedy minimalizace
    povrchu vody v této kádince.
  • 5:56 - 6:00
    Kdybychom tam přidali trochu oleje,
    všechnu vodu to naprosto rozhodí.
  • 6:00 - 6:03
    Oleje mají hodně
    nepolární molekuly,
  • 6:03 - 6:10
    takže najednou tu máme nenabitou hmotu,
    která nám narušuje hezky uspořádanou vodu.
  • 6:10 - 6:15
    Ale když se na to podíváte zblízka, je to
    podobné jako mezi vodou a vzduchem.
  • 6:15 - 6:21
    Voda dělá všechno, aby snížila svůj
    povrch a tak nějak vypuzuje olej pryč.
  • 6:21 - 6:25
    Není to tak, že voda nemá ráda olej,
    akorát má sebe ráda mnohem více,
  • 6:25 - 6:27
    takže se s olejem
    nebude míchat.
  • 6:27 - 6:30
    Ale když přidáte polární látky,
    tak to se vodě bude líbit,
  • 6:30 - 6:34
    a ty polární látky půjdou po všech
    parciálních nábojích, které najdou.
  • 6:34 - 6:37
    Nebo spíše, jako
    u většiny iontových látek,
  • 6:37 - 6:41
    částečně záporné kyslíky
    obklíčí kladné ionty
  • 6:41 - 6:45
    a částečně kladné vodíky si
    vezmou záporné ionty,
  • 6:45 - 6:49
    čímž rozbijí krystal a
    rozpustí ho ve volné ionty.
  • 6:49 - 6:53
    Občas se stane, že
    pozorujeme nečekané.
  • 6:53 - 7:00
    Když smícháme 50 ml vody a 50 ml ethanolu,
    co se stalo? Máme méně než 100 ml kapaliny.
  • 7:00 - 7:05
    Uspořádání vody a ethanolu je totiž více
    strukturované a tedy i více husté,
  • 7:05 - 7:07
    proto má
    menší objem.
  • 7:07 - 7:12
    Polarita vody je spojená s aspektem,
    díky kterému existuje život:
  • 7:12 - 7:13
    Vodíkové můstky.
  • 7:13 - 7:16
    Částečný záporně nabitý
    kyslík a kladně nabité vodíky
  • 7:16 - 7:19
    molekule vody
    nejsou úplně věrní.
  • 7:19 - 7:25
    Zaplétají se do různých podivných
    vztahů s atomy ze sousedních molekul.
  • 7:25 - 7:29
    Tyto neplnohodnotné vztahy mezi těmito
    atomy nazýváme vodíkovými můstky.
  • 7:29 - 7:33
    V případě ledu, všechny O a H
    atomy vytvářejí tyto vodíkové můstky.
  • 7:34 - 7:39
    Energeticky nejvýhodnější uspořádání
    vodíkových vazeb v ledu molekuly od sebe
  • 7:39 - 7:45
    lehce odstrkuje, a proto má led
    o 10 % větší objem než kapalná voda.
  • 7:45 - 7:48
    Což není běžný vztah mezi
    kapalinou a pevnou látkou.
  • 7:48 - 7:53
    Když led roztává, zůstává stále
    zhruba 80 % vodíkových můstků,
  • 7:53 - 7:57
    zůstávají tam ledovité klastry, a proto je
    objem studené vody relativně velký.
  • 7:57 - 7:59
    Když však zvýšíme
    teplotu, klastry zmizí.
  • 7:59 - 8:05
    Na základě tohoto je možné
    vysvětlit zajímavou vlastnost vody:
  • 8:05 - 8:08
    Totiž že má nejvyšší
    hustotu při 4 °C.
  • 8:08 - 8:14
    To je důvod, proč ledové kry plovou na
    hladině a proč má voda pod nimi asi 4 °C.
  • 8:14 - 8:15
    A taky proč byl
    vymyšlen hokej.
  • 8:15 - 8:18
    A proč lahev s limonádou
    praskne, když jí dáte do mrazáku.
  • 8:18 - 8:21
    Vodíkové můstky také způsobují,
    že je koupání v teplé vodě tak skvělé,
  • 8:21 - 8:23
    proč parní stroje
    změnily svět
  • 8:23 - 8:29
    a proč je stálá teplota na naší
    planetě v porovnání s jinými.
  • 8:29 - 8:32
    Pro změnu teploty vody
    musíme vynaložit spoustu energie,
  • 8:32 - 8:38
    protože i k malé tepelné změně je
    třeba rozbít spoustu vodíkových můstků
  • 8:38 - 8:41
    a tento proces je spojen
    s velkou tepelnou výměnou.
  • 8:41 - 8:45
    Tepelná kapacita vody je zhruba pětkrát
    větší než kapacita obyčejného kamene.
  • 8:45 - 8:49
    Ještě jsme ale neskončili s výčtem toho,
    co všechno vodíkové můstky způsobují.
  • 8:49 - 8:54
    Díky nim se ve vodě rozpouští téměř
    vše, co je alespoň částečně polární,
  • 8:54 - 8:59
    tedy například cukry, bílkoviny a další
    spousta anorganických sloučenin.
  • 8:59 - 9:03
    Voda se svým dipólovým momentem
    může rozpustit více sloučenin
  • 9:03 - 9:05
    než kterákoli jiná
    sloučenina na světě.
  • 9:05 - 9:08
    Vlastně se divím,
    že nerozpustí i nás.
  • 9:08 - 9:12
    Čímž se dostávám k poslední věci
    a tou jsou hybridní molekuly.
  • 9:12 - 9:15
    Existuje spousta molekul jako
    jsou třeba saponáty,
  • 9:15 - 9:18
    které obsahují jak
    polární, tak nepolární části.
  • 9:18 - 9:23
    Tento prostředek na nádobí je proto
    schopen rozpustit zbytky po mém máslu
  • 9:23 - 9:25
    s pomocí množství molekul
    blízkým Avogadrovu číslu,
  • 9:25 - 9:32
    jelikož ho obklopí nepolární částí a pak
    ho umyje pomocí polární části z mé ruky.
  • 9:32 - 9:35
    Výborně, hned
    je to lepší.
  • 9:35 - 9:40
    Ale stejně si to půjdu radši umýt
    do koupelny. Hned jsem zpět.
  • 9:40 - 9:44
    Podobně i mastné kyseliny, které tvoří
    buněčnou membránu, mají polární části,
  • 9:44 - 9:47
    kterými můžou interagovat
    s vodným prostředním v buňce,
  • 9:47 - 9:52
    zatímco nepolární řetězec zabraňuje
    rozpuštění buňky v okolní vodě.
  • 9:52 - 9:54
    Mají to elegantně
    vymyšlené, nebo ne?
Title:
Chem123
Video Language:
English
Duration:
09:55
Martina Randulová edited Czech subtitles for Chem123 Apr 7, 2019, 5:19 PM
Martina Randulová edited Czech subtitles for Chem123 Mar 20, 2019, 7:37 PM
Jiří Močkoř edited Czech subtitles for Chem123 Feb 8, 2018, 5:53 PM
Jiří Močkoř edited Czech subtitles for Chem123 Feb 5, 2018, 8:30 AM

Czech subtitles

Revisions

  • Revision 4 Edited
    Martina Randulová Apr 7, 2019, 5:19 PM