تعرفنا نحن البشر على مدى الآف السنوات
فقط بالنظر إلى البيئه من حولنا
إلى أن هناك العديد من المواد المختلفة
وهذه المواد المختلفة .. لها خواص مختلفه
ولا تتمايز فيما بينها بالخواص الفيزيائيه المختلفه فحسب
كمقدرة احداها على عكس الضوء او عدم عكسه
او آن تكون بلون محدد او ان تكون في درجة حراره محدده
او ان تكون سائل او غاز او صلب
الا اننا بدأنا نلاحظ عن كثب
كيف تتفاعل مع بعضها بظروف معينه
وهذه صور لبعض تلك المواد
هذا هو الكربون .. وهو بصورة الجرافيت
هذا هنا هو الرصاص، و هذا هو الذهب
و كل هذه المواد التي رسمتها -- التي عرضت صورها هنا
حصلت عليها من الموقع ادناه
جميعها في حالتها الصلبه ، ولكننا ايضاً نعلم آنه ...
يبدو بانه يوجد فيها فجوات من الهواء ،
او ربما انواع معينه من جزيئات الهواء
واعتمادا على نوع جزيئات الهواء التي نتكلم عنها
إذا ما كانت كربون أو أكسجين أو نيتروجين،
يبدو أن لها خصائص مختلفة
أو أن هناك مواد أخرى يمكن أن تكون سائلة
أو حتى حين ترفع درجة حرارتها بدرجة كافية
إذا رفعت درجة حرارة الذهب أو الرصاص لدرجه عاليه
يمكنك الحصول علي سائل
أو إذا قمت بحرق الكربون
يمكنك أن تحصل على غاز
يمكنك تحريره إلى الجو
يمكنك كسر بنيته
و لذلك فهذه أشياء كلها
قد لاحظها الانسان لآلاف السنين
و لكن هذا يقودنا إلي سؤال طبيعي
كان يعتبر سؤالا فلسفيا
و لكن يمكننا الآن الاجابة عليه بشكل أفضل
و هذا السؤال هو: إذا قمت بتكسير هذا الكربون
إلي أجزاء أصغر فأصغر
فهل توجد قطعة تعتبر الأصغر
أو أصغر وحدة .. من هذه المادة
و التي ما تزال تتمتع بخصائص الكربون؟
و إذا كنت ستقوم بطريقة ما بكسر هذه الوحدة
فهل ستفقد خصائص الكربون؟
و الإجابة هي: نعم توجد
و فقط لكي نحدد المصطلح الذي يصفها
نطلق على هذه المواد المختلفة ، هذه المواد النقية
التي لها هذه خصائص محددة في درجة حرارة معينة
و تتفاعل بطرق معينة
نسميها العناصر
فالكربون عنصر، و الرصاص عنصر، و الذهب عنصر
و ربما تقول أن الماء أيضا عنصر
و سابقاً ...اعتاد الناس اعتبار الماء عنصرا،
و لكننا نعلم الآن أن الماء مكون من عناصر اساسية
فهو مكون من الأكسجين و الهيدروجين
و كل العناصر التي نعرفها مسجلة هنا
في الجدول الدوري للعناصر
C يرمز للكربون،
و سأمر سريعا على بعض
العناصر المرتبطة بالإنسانية،
و لكن بمرور الوقت ربما ستتعرف على كل هذه العناصر
هذا هو الأكسجين، و هذا هو النيتروجين، و هذا هو السيليكون
و هذا Au الذهب، و هذا الرصاص
و أصغر وحدة لأي من هذه العناصر تسمي ذرة
فإذا استمريت في البحث
واذا استمريت بآخذ قطع أصغر فأصغر
فستحصل في النهاية علي ذرة كربون
كرر نفس الشيء هنا
و ستحصل في النهاية علي ذرة ذهب
و كرر نفس الشي هنا
و ستحصل في النهاية على الجسيمات الصغيرة جداً
التي يطلق عليها اسم الجسيم
و التي تسمي ذرة الرصاص
و لن يمكنك تكسير هذه الذرات بعد هذا
و يكون بإمكانك تسميتها بالرصاص
لأنها ستحتفظ بخصائص الرصاص
و فقط حتى تتخيل هذا الشئ
في الحقيقة أنا اجد صعوبه في تخيله
هذه الذرات هي صغيرة بشكل لا يصدق
صغيره جداً بشكل لا يمكن تخيله
فمثلا الكربون
شعري أيضا مكون من الكربون
في الحقيقة معظم جسدي مكون من الكربون
في الواقع معظم المخلوقات الحية مكونة من الكربون
فإذا أخذت شعري، فإن شعري هو كربون
شعري معظمه من الكربون
فإذا أخذت شعري هنا
شعري ليس أشقر
و لكنه يظهر بوضوح علي اللون الأسود
شعري لونه أسود، و لكن إذا فعلت ذلك
فلن يمكنك رؤيته علي الشاشة
و لكن إذا أخذت شعري هنا و سألتك
كم يساوي عرض شعري من ذرات الكربون؟
فإذا أخذت مقطع عرضي من شعري، ليس الطول
عرض شعري
و سألت: كم عدد ذرات الكربون في عرض شعري؟
و يمكنك ان تحزر، حسنا، سال أخبرني بالفعل، إنه صغير جدا
فربما هناك ألف ذرة كربون في عرض شعري
أو عشرة آلاف، أو مائة ألف
فسوف أقول لا !
هناك مليون ذرة كربون
أو بامكانك ربط مليون ذرة كربون
بعرض شعر الإنسان العادي
و هذا بالطبع تقريب
فهي ليست مليون بدقة
و لكن هذا يعطيك إحساس بمتناهية صغر الذره
و كما تعلم، انزع شعرة من رأسك
و تخيل فقط وضع مليون شيء بجوار بعضهم البعض
بعرض الشعرة
ليس بطول الشعرة، ولكن عرض الشعره
إنه من الصعب حتى رؤية عرض الشعرة
و سيكون هناك مليون ذرة كربون
فقط بعرض الشعرة
و الأن سيكون من الرائع ان نعلم
.... نحن نعلم
الوحده الاساسيه لبناء الكربون
او وحدة البناء الاساسيه والأصغر لأي عنصر
و لكن ما هو أكثر إدهاشا هو أن
مكعبات البناء الأساسية هذه ترتبط ببعضها البعض
ذرة الكربون مكونة من جسيمات اساسيه أصغر منها حتى
ذرة الذهب مكونة من جسيمات أساسيه أصغر
و هي في الحقيقة تعرف
بأنها ترتيب تلك الوحدات الاساسيه
إن قمت بتغير
عدد الجسيمات الاساسيه لديك
فستقوم بتغير خصائص هذا العنصر
كيف سيتفاعل ؟
أو يمكنك حتى آن تغيير العنصر نفسه
و فقط حتى نفهم هذا بطريقة أفضل بعض الشيء
دعونا نتحدث عن هذه العناصر الأساسيه
إذا اولاً لديك البروتون p
و البروتون هو في الحقيقة المحدد
عدد البروتونات في نواة الذرة
و سأتكلم عن النواه بعد قليل
هذا هو ما يحدد العنصر
إذا نظرت الى الجدول الدوري هنا
هي في الحقيقة مرتبة حسب العدد الذري
و العدد الذري هو
حرفيا مجرد عدد البروتونات في العنصر
و طبقا لهذا التعريف، فالهيدروجين له بروتون واحد
و الهيليوم له بروتونان، و الكربون له ٦ بروتونات
لا يمكنك الحصول علي كربون له ٧ بروتونات
إذا حدث هذا، فسيكون نيتروجين
و لن يكون كربون
الأكسجين له ٨ بروتونات
إذا استطعت بطريقة ما إضافة بروتون آخر له
فلن يكون أكسجين
سيكون فلورين، و لذلك فان عدد البروتونات يحدد العنصر
هو يحدد العنصر
و العدد الذري، هو عدد البروتونات
عدد البروتونات -- و تذكر
المكتوب في الأعلى هنا
لكل عنصر في الجدول الدوري
هو عدد البروتونات
يساوي العدد الذري
و يتم وضع هذا العدد هنا لأنه
يحدد خصائص العنصر
و المكونان الآخران للذرة
و أعتقد يمكننا تسميتهما بهذا
هما الإلكترون e و النيوترون n
و النموذج الذي بإمكانك البدء ببنائه وتخيله داخل رأسك
و هذا النموذج، كما سنري بعد استعراضنا لمادة الكيمياء
سييصبح موجز وتجريدي
ومن الصعب تخيله
و لكن إحدى الطرق للتفكير به
هي أنه لديك البروتونات و النيوترونات
التي تكون في مركز الذرة
هما يكونان نواة الذرة
فمثلا، الكربون، كما نعلم، لديه ستة بروتونات
لذلك واحد، اثنان، ثلاثة، أربعة، خمسة، ستة
الكربون ١٢، و هو نسخة من الكربون
سيحتوي علي ستة نيوترونات
بإمكانك الحصول علي نسخ من الكربون لديها
عدد مختلف من النيوترونات
و لذلك فعدد النيوترونات يمكنه التغير، الإلكترونات يمكنها التغير
و سيظل العنصر على حاله
أما البروتونات فلا تتغير
إذا غيرت عدد البروتونات، ستحصل علي عنصر مختلف
فدعني أرسم نواة كربون ١٢
واحد، اثنان، ثلاثة، أربعة، خمسة، ستة
إذا فهذه هنا هي نواة ذرة كربون ١٢
و في بعض الأحيان ستكتب هكذا
و في بعض الأحيان ستكتب
عدد البروتونات أيضا
و السبب في كتابته كربون ١٢
كما تعلم فقد عددت ستة نيوترونات
هو أن هذا هو العدد الإجمالي
يمكنك اعتبار هذا العدد الإجمالي
-- احد الطرق لفهمه
وسنتعمق بذلك في المستقبل وستكتشف فارق بسيط--
أن هذا هو العدد الاجمالي
للبدوتونات والنيترونات في النواه
و هذا الكربون طبقا للتعريف عدده الذري يساوي ٦
و لكن يمكننا إعادة كتابته هنا
حتى نتذكره
و لذلك ففي مركز ذرة الكربون لدينا هذه النواة
و كربون ١٢ سيكون له ستة بروتونات و ستة نيوترونات
و صوره أخري من الكربون، كربون ١٤، سيكون له أيضا
ستة بروتونات، و لكن له ثمانية نيوترونات
و لذلك فعدد النيوترونات يمكن أن يتغير
و لكن هذا هو كربون ١٢ هنا
و إذا كان كربون ١٢ متعادلا --
و ستفهم هذه الكلمه بعد ثواني
إذا كان متعادلا فسيكون له أيضا ستة إلكترونات
سأرسم هذه الإلكترونات الستة
واحد، اثنان، ثلاثة، أربعة، خمسة، ستة
و إحدى الطرق -- و هذه ربما الطريقه الأولى
لفهم العلاقه
بين الإلكترونات والنواه
هي أنه يمكنك تخيل أن الإلكترونات
على انها تدور
حول النواه
إحدى النماذج التي تستطيع
ان تتخيله هو انها تدور في مدارات
حول النواة، و لكن هذا ليس صحيحا تماما
فهي لا تدور مثلما تدور الكواكب
مثلا حول الشمس
و لكن هذه بداية جيدة
و طريقة أخرى هي أنها تقفز من مكان لأخر حول النواة
أو أنها تهتز حول النواه
و هذا فقط لأن
الواقع يصبح غريباً عند هذا المستوى
و سيتعين علينا أن ندخل في فيزياء الكم
حتى نفهم فعلا ماذا يفعل الإلكترون
و لكن كنموذج أولي لتفكر به
في مركز هذه الذرة، ذرة كربون ١٢
توجد النواة
لديك النواة هنا
و هذه الإلكترونات تقفز حول النواة
و السبب في أن هذه الإلكترونات
لا تبتعد عن النوه
السبب في أنها تبدو مرتبطة بالنواة
و تكون جزءا من الذرة
هو أن البروتونات تمتلك شحنة موجبة
و الإلكترونات تمتلك شحنة سالبة
و هذه إحدى خصائص هذه الجسيمات الاساسيه
عندما تبدأ في التفكير
ما هي الشحنة بغض النظر عن انها علامه
ويصبح هذا الامر اكثر تعمق وصعوبه
و لكن شيء واحد نعرفه
عندما نتحدث عن القوة الكهرومغناطيسية
هي أن الشحنات المتعاكسة تجذب بعضها
و لذلك فأضل طريقة للتفكير في هذا :
البروتونات و الإلكترونات
لأنها تمتلك شحنات مختلفة
فهي تجذب بعضها الآخر
أما النيوترونات فهي متعادلة، ( ليس لها شحنه )
لذلك هي تكتفي بالجلوس داخل النواه
و لكنها تؤثر الى حد ما في الخصائص
لذرات بعض العناصر
و لكن السبب في أن الإلكترونات
لا تطير بعيدا بمفردها
هو أنه يتم جذبها
يتم جذبها باتجاه النواة
و لها أيضا سرعات عالية جدا
في الواقع من الصعب --
ونعيد مرة أخرى
جزء غريب من الفيزياء
عندما نبدأ الكلام عن
ماذا يفعل الإلكترون في الواقع --
و لكنه كافي
أعتقد يمكنك القول
أنها تقفز حول النواة
و لا تسقط في داخل النواة
أعتقد هذه إحدي الطرق للتفكير في هذا الأمر
و لذلك، ذكرت أن كربون ١٢ هنا
يتم تعريفه بعدد البروتونات
الأكسجين يعرف بأن له ثمانية بروتونات
و لكن مرة أخرى، الإلكترونات يمكنها التفاعل مع الإلكترونات الأخرى
يمكن لذره آخرى ان تأخذ الالكترون
و هذا في الحقيقة يشكل
الكثير من فهمنا للكيمياء
هو يعتمد علي عدد الإلكترونات التي تملكها الذرة
أو ما يملكه عنصر ما
و كيف يتم ترتيب الإلكترونات
و كيف يتم ترتيب الإلكترونات في العناصر الأخرى
أو ربما ذرات أخري من نفس العنصر
يمكننا البدء بالتنبؤ بكيف تقوم ذرة من عنصر ما
بالتفاعل بذرة أخرى من نفس العنصر
أو ذرة من عنصر مختلف -- كيف تتفاعل
أو كيف يتم أو لا يتم ربطها أو يتم جذبها
أو تنافرها مع ذرة أخرى من عنصر مختلف
فمثلا
و سنعرف الكثير عن هذا في المستقبل
من الممكن لذرة أخرى في مكان ما
أن تجتذب إلكترونا من ذرة كربون
لسبب معين
وسنتحدث عن عناصر مميزه تمتلك ذرات متعادله
لها جاذبيه للألكتروانات اكبر من العناصر الأخرى
و لذلك ، فربما واحدة من هذه الذرات،
يمكنها جذب إلكترون من الكربون
و بعد ذلك سيملك هذا الكربون
إلكترونات أقل من البروتونات،
و لذلك فعندها سيكون لدينا خمسة إلكترونات و ستة بروتونات
و بعد ذلك سيكون لدينا شحنة موجبة كلية
و لذلك ففي الكربون ١٢، النسخة الأولى التي ذكرتها
كان لدينا ستة بروتونات، و ستة إلكترونات، تلغي الشحنات بعضها البعض
أما إذا فقدنا إلكترونا، فسيكون لدينا خمسة فقط من هذه
و بعد ذلك سيكون لدينا شحنة كلية موجبة
و سنتكلم بالتفصيل عن هذا كله
في قائمة فيديوهات الكيمياء
و لكن من المؤمل أن تكون قد أدركت
كم سيكون من الرائع و الشيق
أن بإمكاننا الآن أن ندخل في مكعب البناء الأساسي هذا
و المسمى بالذرة
و ما هو أكثر روعه
أن مكعب البناء الأساسي هذا مكون من
مكعبات بناء أكثر أساسيه
و هذه الأشياء يمكن نقلها بين الذرات
لتغيير خصائص الذره
او لتنتقل من ذرة عنصر ما
لذرة عنصر آخر