I tusentals år har mänskligheten vetat, bara genom att studera vår omgivning
att det finns olika ämnen, och dessa olika ämnen har olika egenskaper
De har inte bara olika egenskaper, vissa reflekterar ljus medan andra gör det inte alls
Vissa har en färg, eller en viss temperatur ; de är flytande gasformiga eller fasta
Men vi kan också observera hur de reagerar med varandra under specifika omständigheter
och här ser du en bild av vissa av dessa ämnen. Det här är kol, i form av grafit
Den här är bly, den här guld.
Och alla dessa som jag har målat -- som jag har visat som bilder har jag fått från den här webbsidan
Alla är i fast form, men vi vet också att vi...
Det ser ut som det finns en viss mängd av luft i dem, som du vet, vissa typer av luftpartiklar
och beroende på vilken sorts luftpartiklar man tittar på
huruvida det är kol, syre eller kväve, verkar de ha olika typer av egenskaper.
Eller, det finns andra saker som kan vara vätska
eller trots att du ökar temperaturen tillräckligt högt
Om du ökar temperaturen tillräckligt högt på guld eller bly
så omvandlas de till vätska
Eller om du på sätt och vis eldar upp kolet
så kan du omvandla det till gasfas
du kan släppa ut det i atmosfären
du kan bryta dess struktur.
Så detta är saker som vi
har observerat i tusentals år.
Men det ledde till en naturlig fråga
som brukade vara en filosofisk fråga
men nu kan vi besvara den lite bättre
och den frågan är, om du fortsätter bryta ner den här kolen
till mindre och mindre bitar,
finns det någon minsta del,
någon minsta enhet av den här saken, av det här ämnet
som fortfarande har kolets egenskaper?
Och om du på något sätt skulle bryta ner det ännu mer,
skulle du förlora kolets egenskaper?
Och svaret är: det finns.
och för att komma in i terminologin
så kallar vi dessa olika substanser, som är rena substanser
dessa rena substanser som har dessa specifika egenskaper vid vissa temperaturer
and reagerar på vissa sätt,
Vi kallar dom grundämnen
Kol är ett grundämne, bly är ett grundämne, guld är ett grundämne
Du kanske säger att vatten är ett grundämne,
historiskt sett har folk refererat till vatten som ett grundämne,
men nu vet vi att vatten är uppbyggt av flera grundämnen.
det är uppbyggt av syre och väte,
och alla våra grundämnen är listade här
i vårt periodiska system
C står för kol
-- Jag har bara tänkt ta upp de som är
väldigt relevanta för mänskligheten
-- men med tiden kommer du antagligen att bekanta dig med alla dessa.
Det här är syre, det här är kväve, det här är kisel.
Det här -- Au är guld. Det här är bly.
Och grundenheten av alla dessa element är atomen.
Så om du fortsätter gräva dig in
och fortsätter ta mindre och mindre bitar av det här,
får du tillslut en kolatom
Gör samma sak här,
tillslut får du en guldatom.
Gjorde du samma sak här borta,
skulle du tillslut få några av dessa lite mindre --
i brist på ett bättre ord -- partikel
som du kallar en blyatom.
Och du skulle inte kunna bryta ner den längre
och fortfarande kalla det bly.
den har fortfarande blyets egenskaper.
För att ge dig en uppfattning
-- det här är verkligen någonting som jag har problem att föreställa mig
-- är att atomer är otroligt små.
egentligen ofattbart små
Så till exempel, kol.
Mitt hår är också gjort av kol.
I själva verket det mesta av mig är gjort av kol.
I själva verket det mesta av alla levande varelser är gjort av kol.
Så om du tog mitt hår, det är gjort av kol
Mitt hår är till största del kol.
Så om du tog mitt hår här borta
-- mitt hår är inte gult
men det blir en bra kontrast mot det svarta.
Mitt hår är svart, men om jag gjorde det s
kulle ni inte kunna se det på skärmen.
Men om du tog mitt hår här och jag skulle fråga dig
hur många kolatomer brett är mitt hårstrå?
Så om du tog ett tvärsnitt av mitt hår, inte på längden,
utan bredden och sa
hur många kolatomer brett är det?
Och du kanske skulle gissa, oh, Sal har redan berättat för mig, den är väldigt liten
så kanske är det ett tusen kolatomer där,
eller tio tusen, eller hundra tusen,
and jag skulle säga, nej!
Det är en miljon atomer.
Eller du kan spänna en miljon kolatomer över bredden
av ett genomsnitt människohårstrå.
OCh det är självklart en uppskattning,
det är inte exakt en miljon
men det ger dig en känsla av hur liten en atom är
Du vet, dra av ett hårstrå av ditt huvud
och föreställ dig att sätta en miljon saker
bredvid varandra över hårstrået,
inte längden på håret utan stråets bredd.
Det är till och med svårt att se bredden på ett hårstrå.
Och det skulle vara en miljon kolatomer
bara längs den.
Det skulle vara ganska tufft om
--vi vet att
det är den mest grundläggande byggstenen som bygger upp kol
den mest grundläggande byggstenen av alla grundämnen
Men en sak som är intressantare är
att dessa byggstenar är besläktade med varandra
En kolatom är byggd av ändå fundamentalare partiklar
En guldatom är byggd av ändå fundamentalare partiklar
Och det som gör dem är
hur dessa fundamentala partiklar är arrangerade
Om du skulle förända
antalet fundamentala partiklar
så skulle du förända grundämnets egenskaper
hur det reagerar
och du skulle även förändra själva grundämnet
för att man ska förstå lite bättre
så behöver vi prata om de fundamentala partiklarna
Du har en proton
Protonen är egentligen definitionen
--antalet protoner som återfinns i atomkärnan
Jag kommer att berätta om kärnan om en sekund.
som bestämmer vilket grundämne det är
Så det är det som bestämmer grundämnet
När du tittar på det periodiska systemet
så är de skrivna i atomnummerordning
och atomnumret är
samma sak som antalet protoner som grundämnet har i kärnan
Enligt den definitionen så har väte 1 proton
helium 2 protoner, kol 6 protoner
Det finns inget kol som har 7 protoner
för då har du kvävet
och det skulle inte vara kol längre
syre har 8 protoner
om du av någon anledning skulle addera en till proton
så skulle det inte vara syre längre
utan fluor. Så det är antalet protoner som bestämmer vilket grundämne det är
Definierar grundämnet
Atomnumret, antalet protoner
antalet protoner - kom ihåg
att numret som står skrivet längst upp
hos alla grundämnen i det periodiska systemet
är antalet protoner
är likamed atomnumret
och de skriver det numret här för att
det definierar grundämnets egenskaper
de andra två delarna hos en atom
--jag antar att vi kan kalla dem för det--
är elektronen och neutronen
Modellen som du kan börja bygga i ditt huvud
---den här modellen, när vi studerar kemi så kommer vi att se
att det kommer att bli mer abstrakt
och riktigt svårt att föreställa sig --
men ett sätt att tänka på det är
att du har protoner och neutroner
i atomens mitt
De är atomens kärna
Så till exempel, kol, som vi vet, har sex protoner.
Så en, två, tre, fyra, fem, sex.
Kol 12, vilket är en variation av kol, som också har
sex neutroner.
Du kan ha variationer av kol
som har olika antal neutroner.
Så antalet neutroner kan förändras, antalet elektronerna kan förändras,
men du har fortfarande samma ämne.
Protonerna kan inte ändras.
Om du ändrar protonerna, så få du ett annat ämne.
Så låt mig rita en kol 12 kärna.
Så en, två, tre, fyra, fem sex.
Så det här är kärnan av en kol 12.
Och ibland skrivs det så här.
Och ibland skriver dom faktiskt antalet
protoner också.
Och anledningen varför vi skriver kol 12 --
ni vet att jag räknade till sex neutroner --
är att det totala antalet
du kan se det som det totala antalet av
-- ett sätt att se det
och vi får en liten betydelseförändring i framtiden
--- är att det totala antalet av
protoner och neutroner i kärnan
Kolet har enligt definitionen atomnummer 6
men vi kan skriva om det
så att vi påminner oss själva
I mitten av kolatomen återfinner vi dess kärna
och en kol 12 har 6 protoner och 6 neutroner
en annan version, isotop, av kol är kol 14. Den har fortfarande
6 protoner men har också 8 neutroner
Så antalet neutroner kan förändras
men det är kol 12 som vi kan se här
och om kol 12 är neutral --
Jag kommer att ge lite nyans till det ordet om några sekunder..
om det är neutralt så kommer den också ha 6 elektroner
Låt mig rita ut de 6 elektronerna
1,2,3,4,5,6
på sätt och vis -- så är detta det första sättet
som man kan tänka på relationen
mellan elektroner och kärnan
så du kan föreställa dig att elektronerna
rör sig runt
far runt kärnan
En modell är att du på sätt och vis kan
tänka dig som om de cirkulerar runt kärnan
men det är inte helt rätt
De cirkulerar inte som en planet
cirkulerar runt solen
Men det är en bra början
ett annat sätt att se det är som om du hoppar omkring runt kärnan
eller surrar omkring kärnan
och det är pga
att verkligheten blir lite konstig på den här nivån
och vi måste passera över till kvantfysiken
för att verkligen förstå vad elektronen gör
Men som en första mental modell i ditt huvud är
att i mitten av atomen, av den här kol 12 atomen,
så har du dess kärna
Här har du kärnan
och elektronerna far runt kärnan
och anledningen till att dessa elektroner
inte bara lämnar kärnan
är att det finns en sorts dragningskraft mellan dem och kärnan
och tillsammans så bildar de atomen
Protonen har positiv laddning
och elektronen har negativ laddning
och det är en av egenskaperna hos dessa fundamentala partiklar
När du börjar tänka på det
så är en laddning egentligen bara en märkning
och det börjar gå ganska djupt
Men vi känner till en sak
när vi pratar om elektromagnetisk kraft
och det är att olika laddningar attraherar varandra
Så man kan tänka på det som
protoner och elektroner
eftersom de har olika laddning
så attraherar de varandra
Neutroner är neutrala
så de finns bara i kärnan
och påverkar egenskaperna på något vis
hos vissa av atomerna
Men anledningen till att vi inte har elektroner
som sticker iväg själva
är för att de attraheras
De attraheras av kärnan
De har också en otroligt hög hastighet
- det är svårt för --
vi börjar vidröra en
svår del av fysiken igen
när vi börjar prata om
vad en elektron egentligen gör
men den har tillräckligt
Jag antar att man kan säga
att den hoppar omkring tillräckligt
så att den inte dras in mot kärnan
Jag antar att det är ett sätt att se på det.
Jag nämnde att kol12
är definierad av antalet protoner
Syre är då definierad av att den har 8 protoner
Men nu upprepar jag mig, elektroner kan interagera med andra elektroner
Andra atomer kan ta dem
och då börjar vi
förstå mycket mer kemi
Den är baserad på hur många elektroner en atom har
eller ett grundämne har
hur dessa elektroner är konfigurerade
och hur elektronerna hos andra grundämnen är konfigurerade
eller kanske andra atomer av samma grundämne
Nu kan vi börja förutse hur en atom av ett grundämne
kommer att reagera med andra atomer av samma grundämne
eller en atom av ett grundämne -- hur den kan reagera med
eller binda ihop sig, eller inte binda ihop sig, eller attraheras av
eller stöta ifrån atomer från andra grundämnen
Till exempel
Vi kommer att lära oss mer om detta i framtiden
är det möjligt för en annan atom, någonstans
att knycka en elektron från en kolatom
av någon anledning
och vi pratar om vissa neutrala atomer av vissa grundämnen
som har större affinitet för elektroner än andra, förmåga att attrahera elektroner än andra
Så en, kanske en av dessa
knycker en elektron från kolatomen
och den här kolatomen kommer att ha
färre elektroner än protoner
så vi har 5 elektroner och 6 protoner
Den totala laddningen blir då positiv
Så i den första versionen av kol 12, hade vi
6 protoner och 6 elektroner och laddningarna tog ut varandra
men om den tappar en elektron så den bara har 5 elektroner
så skulle den totala laddningen bli positiv
Vi kommer att prata mycket mer om det
i de andra videorna som du hittar i kemispellistan
men hoppas att du har sett att det här
redan börjar att bli väldigt intressant
Vi kan redan se dessa fundamentala byggstenar
som kallas för atomer
Det som är ändå intressantare är att
dessa fundamentala byggstenar är uppbyggda av
ännu fundamentalare byggstenar
och att dessa kan alla bytas
för att förändra egenskaperna hos en atom
eller tom gå från ett grundämne
till ett annat grundämne