ადამიანებმა უკვე ათასწლეულებია ვიცით
უბრალოდ გარემოზე დაკვირვებით,
რომ არსებობს სხვადასხვა ნივთიერებები
და ამ სხვადასხვა ნივთიერებებს განსხვავებული თვისებები აქვთ.
და არა მხოლოდ თვისებები;
ზოგი შეიძლება ირეკლავდეს სინათლეს, ან არ ირეკლავდეს.
ან იყოს რაღაც ფერი, ან ჰქონდეს რაღაც ტემპერატურა
იყოს თხევადი, აირადი, ან მყარი.
ჩვენ, ასევე, შეგვიძლია, დავინახოთ,
როგორ ურთიერთქმედებენ ისინი გარკვეულ პირობებში.
აი, ზოგიერთი ნივთიერების სურათი.
ეს ნახშირბადია გრაფიტის ფორმით.
ეს ტყვიაა; ეს კი - ოქრო.
ფოტოები, რომლებსაც ახლა გაჩვენებთ
ზემოთ მითითებული ვებგვერდიდან არის აღებული.
ყველა ეს ნივთიერება მყარ ფორმაშია, თუმცა ვიცით, რო...
თითქოს, ჰაერის ნაწილაკებია შიგნით და
იმის მიხედვით, თუ რა ტიპის ჰაერის ნაწილაკებს უყურებთ
ნახშირბადის, ჟანგბადის თუ - აზოტის,
მათ სხვადასხვანაირი თვისებები აქვთ.
შეიძლება, თხევად მდგომარეობაშიც იყვნენ.
თუ ტემპერატურას საკმარისად გაზრდით,
თხევად მდგომარეობაში მიიღებთ ამ ოქროს.
ან თუ ამ ნახშირბადს დაწვავთ, აირად მდგომარეობაში გადავა.
ატმოსფეროში გაათავისუფლებთ.
სტრუქტურას დაუშლით.
ეს ყველაფერი კაცობრიობის ათასწლოვანი დაკვირვების შედეგად მიღებული ცოდნაა.
ამაზე ფიქრისას ლოგიკურ კითხვამდე მივდივართ.
რომელიც ადრე ფილოსოფიური კითხვა იყო, მაგრამ ახლა მეტნაკლებად შეგვიძლია პასუხის გაცემა.
ამ ნახშირბადს თუ სულ უფრო და უფრო პატარა ნაწილებად დავჭრით, იარსებებს თუ არა ყველაზე პატარა ერთეული,
რომელსაც ისევ ნახშირბადის თვისებები ექნება?
და თუ ამ უპატარავეს ნაწილს კიდევ დავყოფთ, ის დაკარგავს ამ თვისებებს.
ამ კითხვაზე პასუხია "კი, არსებობს".
დავალაგოთ ტერმინოლოგია:
ამ სხვადასხვა სუბსტანციებს, რომლებსაც კონკრეტული თვისებები აქვთ
კონკრეტულ ტემპერატურებზე და სხვადასხვანაირად შედიან რეაქციაში, ელემენტებს ვუწოდებთ.
ნახშირბადი ელემენტია.
ოქროც ელემენტია.
შეგვიძლია, ვთქვათ, რომ წყალიც ელემენტია. ადრე წყალსაც ელემენტად მიიჩნევდნენ.
ახლა უკვე ვიცით, რომ წყალი უფრო ფუნდამენტური ელემენტებისგან შედგება: წყალბადისა და ჟანგბადისგან.
ყველა ელემენტი აქ არის ჩამოთვლილი, პერიოდულ სისტემაში.
C არის ნახშირბადი-- მხოლოდ იმათ შევეხები, რომლებიც ხშირად გვხვდება ბუნებაში, მაგრამ
დროთა განმავლობაში ყველა კარგად გეცოდინებათ.
ეს ჟანგბადია, ეს აზოტი, ეს სილიკონი.
Au ოქროა, ეს კი - ტყვია.
ამ ყველა ელემენტის საბაზისო ერთეულია ატომი.
ანუ, თუ სულ პატარა ნაწილებად დავყოფთ, საბოლოოდ ნახშირბადის ატომამდე მივაღწევთ.
აქაც თუ იმავეს ვიზამთ, ბოლოს ოქროს ატომამდე მივალთ.
აქაც იმავეს თუ ვიზამთ, კი მივალთ ნაწილაკამდე, რომელსაც ტყვიის ატომი ერქმევა.
თუ ამას კიდევ დავყოფთ, მაშინ ტყვიას ვეღარ ვუწოდებთ.
აღარ ექნება ტყვიის თვისებები.
მინდა, რომ კარგად წარმოიდგინოთ-- ყოველთვის მიჭირს ამის წარმოდგენა--
ატომი ძალიან პატარაა.
წარმოუდგენლად პატარაა.
მაგალითად, განვიხილოთ ნახშირბადი.
ჩემი თმაც შედგება ნახშირბადისგან,
ჩემი უმეტესი ნაწილი ნახშირბადისგან შედგება.
ცოცხალი სამყაროს უმეტესი ნაწილი ნახშირბადისგან შედგება.
ჩემს თმას თუ ავიღებთ-- რომელიც ძირითადად ნახშირბადისგან შედგება--
ჩემი თმა ყვითელი არ არის, მაგრამ შავთან კარგ კონტრასტს ქმნის.
შავი თმა მაქვს, მაგრამ ამ ფონზე ვერ დაინახავდით.
რამდენი ნახშირბადის ატომის სისქის იქნება ჩემი თმა?
ჩემი თმის ჭრილს თუ ავიღებთ, არა სიგრძე, არამედ სიგანე გვაინტერესებს,
რამდენი ნახშირბადის ატომის სისქის იქნება?
შეგიძლიათ, გამოიცნოთ. უკვე გითხარით, რომ ძალიან პატარაა ატომი. იქნებ, 1000 ნახშირბადის ატომია
ან 10000, ან 100000.
არა! 1 მილიონი ნახშირბადის ატომის ტოლია საშუალოდ ადამიანის თმის ღერის სიგანე.
ცხადია, რომ დაახლოებით, ზუსტად 1 მილიონი არავის დაუთვლია.
მაგრამ ამ მაგალითით ცხადი ხდება, თუ რამდენად პატარაა ატომი.
მოიძრეთ თმა და წარმოიდგინეთ
რამდენად პატარა უნდა იყოს რაღაც, რომ მილიონი ცალი მოთავსდეს თმის ღერის გასწვრივ.
არა თმის სიგრძეზე, არამედ სიგანეზე.
თმის სიგანის დანახვაც კი რთულია.
მასზე კი მილიონი ნახშირბადის ატომი თავსდება.
ვიცით, რომ არსებობს ნახშირბადის და ზოგადად ყველა ელემენტის ყველაზე საბაზისო საშენი მასალა.
ეს საბაზისო მასალა ერთმანეთთან კავშირშია.
ნახშირბადის ატომი კიდევ უფრო ბაზისური ნაწილაკებისგან შედგება.
ოქროს ატომი კიდევ უფრო ბაზისური ნაწილაკებისგან შედგება.
ნახშირბადის ატომი კიდევ უფრო ბაზისური ნაწილაკებისგან შედგება.
ისინი სწორედ ამ ფუნდამენტური ნაწილაკების განლაგებით განისაზღვრებიან.
თუ ამ ნაწილაკების რაოდენობას შეცვლით, ელემენტის თვისებებიც შეიცვლება.
ისიც, თუ როგორ შედიან ისინი რეაქციაში და ზოგადად, თვითონ ელემენტიც.
უკეთ რომ გავიგოთ, ეს ფუნდამენტური ელემენტები განვიხილოთ.
ერთ-ერთი ასეთი ფუნდამენტური ნაწილაკია პროტონი.
პროტონი არის განმსაზღვრელი--
პროტონების რაოდენობა ბირთვში-- ბირთვზე ვილაპარაკებთ ცოტა ხანში--
განსაზღვრავს ელემენტს.
სწორედ ეს განსაზღვრავს ელემენტს.
პერიოდულ სისტემაში ელემენტები დალაგებულია ატომური რიცხვის მიხედვით.
ატომური რიცხვი კი წარმოადგენს პროტონების რაოდენობას ელემენტში.
განმარტების მიხედვით, წყალბადს ერთი პროტონი აქვს,
ჰელიუმს ორი პროტონი აქვს, ნახშირბადს კი ექვსი.
შვიდპროტონიანი ნახშირბადი ვერ გვექნება.
შვიდპროტონიანი ნახშირბადი აზოტი იქნება.
ნახშირბადი აღარ იქნება.
ჟანგბადს რვა პროტონი აქვს.
კიდევ ერთ პროტონს თუ დავამატებთ, ჟანგბადი აღარ იქნება,
ფტორი იქნება.
პროტონი განსაზღვრავს ელემენტს.
ატომური რიცხვი, ანუ, პროტონების რაოდენობა-- ის რიცხვია, რომელიც ზემოთ წერია, აი, აქ--
პროტონების რაოდენობა უდრის ატომურ რიცხვს.
ამ რიცხვს ზემოთ წერენ, რადგან ის განსაზღვრავს ელემენტის ბუნებას.
პროტონის გარდა, ატომი შედგება ნეიტრონებისა და ელექტრონებისგან.
შეგვიძლია, გონებაში ატომის მოდელი ავაგოთ.
ქიმიის სწავლას რომ დავიწყებთ, ვნახავთ, რომ ატომის მოდელი რთულად წარმოსადგენია, მაგრამ
შეგვიძლია, წარმოვიდგინოთ, რომ პროტონები და ნეიტრონები ატომის ცენტრს წარმოადგენენ.
ისინი ატომის ბირთვშია.
მაგალითად, ნახშირბადს ექვსი ატომი აქვს.
ერთი, ორი, სამი, ოთხი, ხუთი, ექვსი.
ნახშირბად-12-ს, რომელიც ნახშირბადის ერთ-ერთი სახესხვაობაა, აქვს ექვსი ნეიტრონი.
შეიძლება, ისეთი ნახშირბადი გვქონდეს, რომელსაც ნეიტრონების განსხვავებული რაოდენობა აქვს.
შეიძლება, შეიცვალოს ნეიტრონებისა და ელექტრონების რაოდენობა, მაგრამ
ელემენტი იგივე დარჩეს.
პროტონები არ უნდა შეიცვალოს.
პროტონების რაოდენობა თუ შეიცვლება, სხვა ელემენტს მივიღებთ.
ნახშრბად-12-ის ბირთვს დავხატავ.
ერთი, ორი, სამი, ოთხი, ხუთი, ექვსი.
ეს არის ნახშირბად-12-ის ბირთვი.
ზოგჯერ ასეთ ჩანაწერს ნახავთ, ზოგჯერ კი პროტონების რაოდენობასაც დაწერენ.
აქ 12 იმის გამო წერია, რომ-- ექვსი პროტონი დავთვალეთ--
ეს არის ბირთვში პროტონებისა და ნეიტრონების ჯამური რიცხვი.
განმარტების მიხედვით, ამ ნახშირბადის ატომური რიცხვია ექვსი.
შეგვიძლია, აქ გადმოვწეროთ, რომ არ დაგვავიწყდეს.
ნახშირბადის ატომის ცენტრში ბირთვი გვაქვს.
ნახშირბად-12-ს ექვსი პროტონი და ექვსი ნეიტრონი აქვს.
ნახშირბადის კიდევ ერთ ტიპს, ნახშირბად-14-ს, ექვსი პროტონი, მაგრამ რვა ნეიტრონი აქვს.
ნეიტრონების რიცხვი შეიძლება შეიცვალოს.
ეს არის ნახშირბად-12.
თუ ნახშირბად-12 ნეიტრალურია-- რამდენიმე წამში აგიხსნით, რა არის ნეიტრალურობა--
თუ ის ნეიტრალურია, ექვსი ელექტრონი უნდა ჰქონდეს.
ერთი, ორი, სამი, ოთხი, ხუთი, ექვსი.
ერთ-ერთი გზა ბირთვისა და ელექტრონების ურთიერთობის წარმოსადგენად არის ის, რომ
წარმოვიდგინოთ, რომ ელექტრონები "ბრუნავენსავით" ბირთვის გარშემო.
ერთი მიდგომაა, რომ წარმოიდგინოთ, თითქოს ბირთვის გარშემო ორბიტაზე მოძრაობენ.
თუმცა ეს აღქმა სწორი არ არის.
ისინი მზის გარშემო მოძრავი პლანეტებივით არ ბრუნავენ.
თუმცა დასაწყისისთვის ესეც საკმარისია.
შეგვიძლია, წარმოვიდგინოთ, რომ ბირთვის გარშემო ხტუნავენ,
ან "ბზუიან".
რეალობა კი საკმაოდ უცნაურია.
იმისთვის, რომ გავიგოთ, თუ რას შვება რეალურად ელექტრონი, კვანტური ფიზიკა უნდა ვისწავლოთ.
პირველი გონებრივი მოდელი ასეთი უნდა იყოს:
ნახშირბად-12-ის ატომის ცენტრში გვაქვს ბირთვი.
ეს ელექტრონები კი ბირთვის გარშემო დახტიან.
მიზეზი, რის გამოც ეს ელექტრონები ბირთვისგან შორს არ მიდიან,
ბირთვთან ახლოს არიან და ამ ატომის ნაწილს წარმოადგენენ,
არის ის, რომ პროტონებს დადებითი მუხტი აქვთ, ელექტრონებს კი - უარყოფითი.
ფუნდამენტური ნაწილაკების ერთ-ერთი თვისებაა--
რა იგულისხმება მუხტში, გარდა სახელისა?
ელექტრომაგნიტურ ძალებზე ლაპარაკის დროს, ერთი რამ ცხადია — საპირისპირო მუხტები მიიზიდავენ.
პროტონები და ელექტრონები ერთმანეთს მიიზიდავენ განსხვავებული მუხტების გამო.
ნეიტრონები ნეიტრალურია.
ბირთვში უბრალოდ სხედან, თუმცა ზოგი ელემენტის ზოგიერთი ატომის რაღაც თვისებებს განსაზღვრავენ.
მიზეზი, რის გამოც ელექტრონები ბირთვიდან შორს არ მიდის, ბირთვისკენ მიზიდულობაა.
მათ, ასევე, საოცრად დიდი სიჩქარე აქვთ.
ისევ ფიზიკის უცნაურ ნაწილთან მივდივართ.
ისევ ფიზიკის უცნაურ ნაწილთან მივდივართ, როცა ელექტრონის რაობაზე ვიწყებთ ლაპარაკს.
იმდენს დახტის, რომ ბირთვში არ ჩავარდეს.
ეს ნახშირბად-12 განისაზღვრება პროტონების რაოდენობით.
ჟანგბადი განისაზღვრება რვა პროტონის არსებობით.
ელექტრონებს სხვა ელექტრონებთან ურთიერთობა შეუძლიათ.
ან სხვა ატომებმა შეიძლება მოიტაცონ.
ქიმიის დიდი ნაწილი იმაზეა დაფუძნებული, თუ რამდენი ელექტრონი აქვს ატომს
ან ელემენტს.
და როგორაა ეს ელექტრონები კონფიგურირებული.
და როგორია სხვა ელემენტების ელექტრონების კონფიგურაცია.
ანდაც იმავე ელემენტის სხვა ატომები.
შეგვიძლია, ვივარაუდოთ, რა რეაქციაში შევა ელემენტის ერთი ატომი ამ ელემენტის სხვა ატომთან.
ან ერთი ელემენტის ატომი როგორ მიიზიდავს ან განიზიდავს სხვა ელემენტის ატომს
შეიძლება, რომ რომელიღაც ატომმა ამ ნახშირბადის ატომს წაართვას ელექტრონი.
ვნახავთ, რომ ზოგიერთი ელემენტის ნეიტრალური ატომი მეტად აფინურია ელექტრონებისადმი.
ამ ნახშირბადს ელექტრონს თუ წაართმევენ, მას მეტი პროტონი ექნება, ვიდრე ელექტრონი.
ხუთი ელექტრონი და ექვსი პროტონი ექნება.
შესაბამისად, დადებითად იქნება დამუხტული.
ნახშირბად-12-ის საწყის ვარიანტში ექვსი ელექტრონი და ექვსი პროტონი გვქონდა.
თუ ელექტრონს დავკარგავ, ხუთი ცალი დამრჩება.
და დადებითი მუხტი გვექნება.
ქიმიის ვიდეოებში ბევრს ვილაპარაკებთ ამ საკითხებზე.
იმედია, უკვე დაინტერესდით.
უკვე მივუახლოვდით ისეთ ფუნდამენტურ საკითხს, როგორიც ატომია.
ეს ფუნდამენტური მასალა კიდევ უფრო ფუნდამენტური ნაწილებისგან შედგება.
ამ ყველაფრის ცვლილება იწვევს ატომის თვისებების ცვლილებას ან
ერთი ატომიდან მეორეზე გადასვლას.