Mēs cilvēki jau vairākus gadu tūkstošus tikai novērojot dabu sev apkārt esam zinājuši
Ka eksistē dažādas vielas. Šīm dažādajām vielām... ir tieksme piemist dažādām īpašībām.
Tām ir ne tikai dažādas īpašības; tās var arī dažādā veidā atstarot gaismu, vai to nemaz neatstarot.
Vai būt noteiktā krāsā, vai būt noteiktā temperatūrā; būt šķidrām, gāzveida vai cietām.
Bet mēs arī sākām novērot, kā tās reaģē viena uz otru dažādos apstākļos.
un šeit ir dažu šādu vielu attēli. Kreisajā pusē ir ogleklis un tas ir... ir savā grafīta formā
Pa labi šeit ir svins; un šīs te ir zelts
un šīs visas, ko es esmu uzzīmējis, kuru attēlus es šeit esmu parādījis, tās visas ir iegūtas no šīs tīmekļa lapas
Visas šīs vielas ir savās cietajās formās, bet mēs arī zinām, ka mēs
Izskatās, ka tajās ir ietverts arī noteikta veida gaiss, ziniet, noteikta veida gaisa daļiņas,
un atkarībā no tā, uz kādām gaisa daļiņām jūs skatāties,
vai tas ir ogleklis, vai skābeklis, vai slāpeklis, tam katram šķiet piemīt dažādas īpašības
Vai, pastāv dažas citas lietas, kas var būt šķidras,
vai pat ja jūs paceļat šo vielu temperatūru pietiekami augstu.
Ja jūs paceļat zelta vai svina temperatūru pietiekami augstu,
jūs varat iegūt šķidrumu.
Vai ja jūs savā veidā -- ja jūs sadedziniet oglekli,
jūs varat to iegūt gāzveida stāvoklī,
jūs varat to izdalīt atmosfērā,
jūs varat nojaukt tā struktūru.
Tās lūk ir lietas ko mēs visi savā veidā
ko cilvēce ir novērojusi tūkstošiem gadu.
Bet tas noved pie dabīga jautājuma
kas kādreiz bija filozofisks jautājums,
bet tagad mēs uz to varam atbildēt nedaudz labāk,
un jautājums ir, ja mēs sadalām šo oglekli
arvien mazākos un mazākos gabalos,
vai ir kāds mazākais gabaliņš,
kāda šīs lietas, šās vielas mazākā vienība,
kurai joprojām piemīt oglekļa īpašības;
Un ja jums kaut kā izdodas to sadalīt vel smalkāk,
vai šīs oglekļa īpašības izzudīs?
Un atbilde ir: JĀ, IR.
Un tad lai vienotos par terminoloģiju,
mēs saucam šīs dažādās vielas, šīs tīrās vielas
kam noteiktās temperatūrās piemīt noteiktas īpašības,
un kas noteiktā veidā reaģē,
mēs tās saucam par elementiem.
Ogleklis ir elements. Svins ir elements. Zelts ir elements.
Jūs pat varat teikt ka ūdens ir elements.
Un vēsturē cilvēki uz ūdeni ir atsaukušies kā uz elementu.
Bet tagad mēs zinām, ka ūdens ir veidots no mazākiem pamat elementiem.
Tas ir veidots no skābekļa un ūdeņraža.
Un visi mūsu elementi ir uzskaitīti šeit
Elementu periodiskajā tabulā.
Ar C tiek apzīmēts ogleklis
-- Es šeit tikai apskatīšu tos
kas cilvēcei ir visnozīmīgākie --
bet laika gaitā jūs noteikti paši iepazīsieties ar tiem visiem.
Šis ir skābeklis. Šis ir slāpeklis. Šis ir silīcijs.
Šis ir -- Au ir zelts. Šis ir svins.
Un visu šo elementu pamata vienība ir atoms.
Ja jūs turpināsiet pētīt dziļāk
un dalīsiet vielu arvien mazākās un mazākās daļās.
Beigās jūs nonāksiet pie oglekļa atoma.
Darot to pašu lietu šeit,
beigās jūs nonāksiet pie zelta atoma.
Ja jūs izdarīsiet to pašu šeit,
beigās jūs iegūsiet kādu no šīm mazajām
-- labākas pasaules vārdā -- daļiņām,
ko jūs nosauksiet par svina atomu.
Un jūs nevarēsiet to vairs sadalīt sīkāk
un joprojām saukt to par svinu,
jo tam joprojām piemīt svina īpašības.
Un tikai lai jums to vieglāk iztēloties
-- tas ir kaut kas, ko arī man ir grūti iztēloties --
atomi ir neticami mazi.
Tiešām, neiedomājami mazi.
Piemēram, ogleklis.
Arī mani mati sastāv no oglekļa.
Patiesībā lielākā daļa manis sastāv no oglekļa atomiem.
Patiesībā lielākā daļa no visa dzīvā sastāv no oglekļa atomiem.
Tad ja mēs paņemam manu matu. Mans mats ir ogleklis.
Mans mats ir pamatā ogleklis.
Tad ja jūs paņemat šādi manu matu
-- mans mats nav dzeltens
bet tas labi kontrastē ar melno krāsu.
Mans mats ir melns. Bet ja es izdaru tā,
jūs to ekrānā nespēsiet ieraudzīt.
Bet ja jūs paņemat manu matu šeit, es jums paprasītu
cik oglekļa atomus plats ir mans mats?
Ja jūs skatāties mata platumu, nevis mata garumu,
mana mata platumu, un prasāt:
cik oglekļa atomu plats tas ir?
Jūs varat minēt, oh, Sals jau man teica, tas ir ļoti mazs,
varbūt tad tur ir tūkstotis oglekļa atomu,
vai desmit tūkstoši, vai simts tūkstoši,
un es teikšu - nē!
Tajā ir miljons oglekļa atomu.
Jūs varat savirknēt vienu miljonu oglekļa atomu
pa cilvēka mata diagonāli.
Un tas, protams, ir tikai vispārinājums,
to nebūs precīzi viens miljons,
bet tas jums dod izpratni pat to, cik viens atoms ir mazs.
Ziniet, izraujiet sev no galvas vienu matu
un iedomājieties ka uz tā saliekat miljons lietu
vienu pie otras pāri matam,
nevis mata garumam, bet mata platumam.
Mata platumu pat saskatīt ir grūti.
Un tur būs miljons oglekļa atomu
vienkārši tam pāri.
Tagad tas būtu diezgan skaidrs un un pašsaprotams
-- mēs to zinām
šis ir šis vismazākais oglekļa gabaliņš,
katra elementa vismazākais gabaliņš.
Bet vel interesantāk ir tas, kā
šie pamata gabaliņi ir saistīti viens ar otru.
Oglekļa atoms ir veidots no vel fundamentālākām daļiņām.
Zelta atoms ir veidots no vel fundamentālākām daļiņām.
Un faktiski viņi ir definēti pēc
šo fundamentālo daļiņu izkārtojuma.
Un ja jūs varat izmainīt
jūsu rīcībā esošo fundamentālo daļiņu skaitu.
Jūs varat izmainīt elementa īpašības,
kā tas reaģēs,
vai jūs pat spēsiet izmainīt pašu elementu.
Un lai jūs to labāk spētu saprast.
Parunāsim par šiem fundamentālajiem elementiem.
Tātad jums ir protons.
Un protons patiesībā ir tas, kas nosaka
-- protonu skaits atoma kodolā
un es par kodoliem runāšu pēc mirkļa --
tas ir tas, kas nosaka elementu.
Tātad tas ir tas, kas definē elementu.
Ja jūs paskatāties šeit uz periodisko tabulu,
tie patiesībā ir sakārtoti atomskaitļu secībā,
un atomskaitlis ir
burtiski tikai protonu skaits elementā.
Pēc definīcijas, ūdeņradim ir viens protons.
Hēlijam ir 2 protoni. Ogleklim ir 6 protoni.
Jums nevar būt ogleklis ar 7 protoniem.
Ja jums būtu, tas jau būtu slāpeklis,
Tas vairs nebūtu ogleklis.
Skābeklim ir 8 protoni.
ja jums kaut kā izdotos pievienot šeit vel vienu protonu,
tas vairs nebūtu skābeklis.
Tas būtu fluors. Tātad tas definē elementu.
Tas definē elementu.
Un atomskaitlis, protonu skaits,
protonu skaits -- un atcerieties,
tas ir skaitlis, kas ir uzrakstīts šeit augšā
katram elementam periodiskajā tabulā
-- protonu skaits
ir vienāds ar atomskaitli.
Ir vienāds ar atomskaitli.
Un viņi ir uzlikuši šo skaitli šeit augšā, jo tā ir
elementu definējošā īpašība.
Pārējās divas atoma sastāvdaļas ir
-- es domāju mēs tās varam tā saukt --
ir elektrons un neitrons.
Un jūs savās galvās varat sākt būvēt modeli
-- un šis modelis, ejot cauri ķīmijai mēs redzēsim,
tas kļūs arvien abstraktāks
un grūti konceptualizējams --
bet viens veids, kā to iedomāties ir
jums ir protoni un neitroni
kas atrodas atoma centrā.
Tie ir atoma kodols.
Piemēram, ogleklim, mēs zinām, ir 6 protoni.
Viens, divi, trīs, četri, pieci, seši.
Ogleklis 12, kas ir viena oglekļa versija,
arī saturēs 6 neitronus.
Jums var būt oglekļa versijas
kurām ir dažāds neitronu skaits.
Tātad neitroni var mainīties, elektroni var mainīties,
jums joprojām būs tas pats elements.
Protoni mainīties nevar.
Ja jūs samaināt protonus, jūs iegūstat citu elementu.
Es uzzīmēšu oglekļa 12 kodolu.
Viens, divi, trīs, četri, pieci, seši.
Lūk šis ir oglekļa 12 kodols.
Un dažreiz to apzīmēs šādi.
Un dažreiz tam faktiski tiks arī pierakstīts
arī protonu skaits.
Un iemesls, kāpēc mēs rakstam ogleklis 12
-- jūs zināt es saskaitīju 6 neitronus --
ir jo tā ir kopējā summa.
jūs to varat uztvert kā kopējo skaitli
-- no vienas puses uz to skatoties,
un mēs pieskarsimies niansēm nākotnē
-- ir ka tas ir kopējais
protonu un neitronu skaitlis kodolā.
Un šim ogleklim pēc noklusējuma atomskaitlis ir 6,
bet mēs to varam pierakstīt šeit
tikai kā atgādinājumu pašiem sev.
Tātad oglekļa atoma centrā mums ir šis kodols.
Un ogleklis 12 sastāvēs no 6 protoniem un 6 neitroniem.
Cita oglekļa versija, ogleklis 14, sastāvēs no
6 protoniem, bet tad tam būs 8 neitroni.
Tātad neitronu skaits var mainīties,
bet šis konkrētais ir ogleklis 12.
Un ogleklis 12 ir neitrāls --
un es pēc mirkļa pieskaršos arī šā vārda niansēm --
ja tas ir neitrāls, tam būs arī 6 elektroni.
Es tūliņ uzzīmēšu šos 6 elektronus.
Viens, divi, trīs, četri, pieci, seši.
Un vienā veidā -- un šis varbūt ir pirmais veids
kā domāt par sakarībām
starp elektroniem un kodolu --
iedomājieties elektronus
kas it kā kustās apkārt,
riņķo apkārt kodolam.
Vienā modelī jūs it kā varat
iedomāties tos griežamies apkārt kodolam,
bet tas nav gluži pareizi.
Tie negriežas apkārt kā planētas, teiksim,
griežas ap Sauli.
bet tas ir labs sākums.
Otrs veids ir iedomāties ka tās it kā lēkā apkārt kodolam
vai virpuļo apkārt kodolam.
Un tas ir tikai tāpēc
ka realitāte šajā līmenī kļūst ļoti savāda,
un mums faktiski ir jāpāriet uz kvantu fiziku
lai pilnībā izprastu elektronu darbību.
Bet pirmais iedomātais modelis jūsu galvās ir
ka atoma centrā, šā oglekļa 12 atoma,
jums ir kodols.
Tas jums ir tieši šeit.
Un šie elektroni lēkā apkārt kodolam.
Un iemesls, kāpēc šie elektroni
vienkārši neaizlido no kodola prom,
kāpēc tie ir it kā ar kodolu sasaistīti,
un veido atoma daļu,
ir tāpēc, ka protoniem piemīt pozitīvs lādiņš,
un elektroniem ir negatīvs lādiņš.
Un tās ir vienas šīm fundamentālo daļiņu īpašībām.
Kad jūs sākat par to domāt
kāds fundamentāli var vel būt lādiņš,
un tas sāk palikt samērā dziļi.
Bet viena lieta ko mēs zinām,
kad mēs runājam par elektromagnētiskajiem spēkiem,
ir ka pretēji lādiņi pievelkas.
Tāpēc labākais veids kā par to domāt ir:
protoni un elektroni,
tā kā tie ir pretēji lādēti,
tie viens pie otra pievelkas.
Neitroni ir neitrāli,
tāpēc tie praktiski tikai šeit sēž iekšā kodolā,
un viņi zināmā līmenī ietekmē īpašības,
dažu elementu noteiktos atomos.
Bet iemesls, kādēļ mums ir elektroni
kas vienkārši neaizlido prom
ir jo tie tiek pievilkti.
Tie tiek pievelkas kodolam.
Un tiem arī piemīt neiedomājami liels ātrums
-- to patiesībā pat ir grūti --
mēs atkal sākam pieskarties
vienai ļoti savādai fizikas daļai
līdzko mēs sākam runāt par
to, ko elektroni patiesībā dara
-- bet ar to jau pietiks --
Es domāju jūs varat teikt
ka tās lēkā apkārt tik daudz,
jo vienkārši nevēlas iekrist kodolā,
Es domāju tas būtu viens veids, kā par to domāt.
Un tā, es pieminēju šeit oglekli 12
ko apzīmē tā protonu skaits.
Skābeklis tiktu apzīmēts ar 8 protoniem.
Bet atkal, elektroni var mijiedarboties ar citiem elektroniem.
Tos var paņemt nost citi atomi.
Un tas principā veido
lielu daļu no izpratnes par ķīmiju.
Tā balstās uz to cik daudz elektronu ir atomam,
vai cik to ir konkrētam elementam.
Un kā šie elektroni ir konfigurēti,
un kā citu elementu elektroni ir konfigurēti,
vai varbūt par tā paša elementa citi atomi.
Mēs varam sākt paredzēt kā viena elementa atoms
reaģēs ar tā paša elementa citu atomu,
vai kā viena elementa atoms -- kā tas varētu reaģēt,
vai kā tas varētu savienoties, vai nesavienoties, vai pievilkties,
vai atgrūsties no cita elementa atoma.
Piemēram,
un mēs par to nākotnē iemācīsimies daudz vairāk,
vai ir iespējams citam atomam kādā vietā
noņemt elektronu ogleklim,
faktiski jebkura iemesla dēļ --
un mēs runājam par to, ka zināmu elementu zināmiem neitrāliem atomiem
ir lielāka tieksme pievilkt elektronus nekā citiem.
Tad viens, varbūt viens no tiem,
nočiepj elektronu no oglekļa,
un tad šimogleklis būs
mazāk elektronu nekā protonu,
mums būs 5 elektroni un 6 protoni.
Un tad mēs iegūsim pozitīvu kopējo lādiņu.
Tad šajā ogleklī 12, pirmajā versijā, ko uzzīmēju,
man bija 6 protoni un 6 neitroni, lādiņš dzēsās.
Ja es zaudēju vienu no elektroniem, man to paliek tik 5,
un tad man veidojas pozitīvs kopējais lādiņš.
Un mēs runāsim daudz vairāk
par to visu cauri visam ķīmijas atskaņošanas sarakstam,
bet ceram jūs jau esat ieguvuši pārliecību ka
ka vis šis jau paliek tiešām interesanti.
Mēs jau varam ķerties pie šīs pamat daļiņas
sauktu par atomu.
Un pat vel interesantāk ir ka
šīs fundamentālās pamat daļiņas sastāv no
vel fundamentālākām daļiņām.
Un visas šīs daļiņas var mainīt apkārt
lai izmainītu atoma īpašības,
vai pat lai pārveidotu viena elementa atomu
par cita elementa atomu.