Ми, люди, протягом тисячоліть,
просто спостерігаючи за навколишнім середовищем,
знали, що є різні речовини.
Це різні речовини... і вони можуть мати різні властивості.
І вони відрізняються не лише властивостями;
одні можуть певним чином відбивати світло чи не відбивати його взагалі,
мати певний колір чи певну температуру;
бути рідиною, газом чи твердою речовиною.
Але ми також почали спостерігати,
як вони взаємодіють один з одним за певних обставин.
Ось зображення деяких цих речовин.
Ось тут вуглець у формі графіту
Ось тут свинець, а це золото.
Усі зображення, які я показав тут,
узяті з цього сайту.
Усе це - їх тверда форма, але ми також знаємо, що ми...
Це схоже на наявність певних типів повітря в ньому,
певні типи частинок повітря,
і залежно від того, на який тип частинок повітря ви дивитеся -
хай то вуглець, кисень чи нітроген,
вони мають різні властивості.
Також існують речовини, які можуть бути рідиною,
чи при нагріванні до достатньої температури перетворюються на рідину.
Якщо ви нагрієте золото чи свинець до певної температури,
ви отримаєте рідину.
Чи, наприклад, якщо ви спалите цей вуглець,
ви отримаєте його в газоподібному стані,
ви можете випустити його в атмосферу,
ви зруйнуєте його структуру.
Тобто це речі, які ми деякою мірою...
які людство спостерігало протягом тисячоліть.
Але це призводить до логічного питання,
яке по суті є філософським,
але зараз ми можемо відповісти на нього більш докладно,
а питання таке: якщо ви продовжите розбивати вуглець
на менші і менші частини.
Чи буде ця маленька частинка,
найменша частинка цієї речовини,
чи все ще матиме вона властивості вуглецю?
І якщо ви якимось чином розбиватимете вуглець далі,
чи втрачатимуть ці маленькі частинки свої властивості?
І відповідь: так.
І зараз перейдемо до нашої термінології.
Ці різні речовини, ці чисті речовини,
які мають певні властивості за певної температури
і реагують певним чином,
ми називаємо елементами.
Вуглець - це елемент. Свинець - це елемент. Золото - це елемент.
Ви, мабуть, скажете, що вода - це теж елемент.
І раніше людство відносило воду до елементів.
Але тепер ми знаємо, що вода складається зі ще простіших елементів.
Вона складається з кисню і водню.
І всі наші елементи зібрані тут
у періодичній таблиці елементів.
С значить вуглець.
Я розповім про найбільш важливі для
людства елементи,
але надалі ви, напевно, ознайомитеся з усіма цими елементами.
Це кисень. Це нітроген. Це кремній.
Au - це золото. Це свинець.
І найменша частина цих елементів - атом.
Отже, якщо ви продовжите
подрібнювати цю речовину на менші і менші частинки
Можливо, ви отримаєте атом вуглецю.
Якщо зробите те саме тут,
можливо, ви отримаєте атом золота.
Якщо ви зробили те саме зі свинцем,
можливо, ви отримаєте малу
не маю кращого слова, - частинку,
яку можна назвати атомом свинцю.
І якщо ви вже не зможете розщепити його далі,
це все ще буде свинець,
і він усе ще матиме властивості свинцю.
І це дасть вам розуміння того,
це те, що важко уявити,
що атоми неймовірно малі.
Дійсно, важко уявити, наскільки вони малі.
Отже, наприклад, вуглець.
Моє волосся теж складається з вуглецю.
Фактично, більша частина мене складається з вуглецю.
Більшість живих організмів складається з вуглецю.
Тобто, якщо ви подивитеся на моє волосся. Воно - це вуглець.
Моє волосся здебільшого складається з вуглецю.
Отже, якщо ви візьмете моє волосся
моє волосся не жовте,
але воно дуже контрастує з чорним.
Моє волосся - чорне. Але тоді б ви
не змогли побачити його на екрані.
Але якщо ви візьмете моє волосся, я можу запитати,
у скільки атомів вуглецю воно завширшки?
Якщо ви візьмете переріз моєї волосини, не довжину,
а ширину моєї волосини, і скажете:
у скільки атомів вуглецю вона завширшки?
І ви можете відповісти: «О, Сал вже сказав мені, атом дуже маленький, тож
мабуть, там тисяча атомів вуглецю,
чи десять тисяч, чи сотня тисяч».
і я скажу: «Ні!»
Тут один мільйон атомів вуглецю.
Ви можете розтягнути один мільйон атомів вуглецю у струну,
яка дорівнюватиме ширині людської волосини.
І це, очевидно, наближення,
адже їх не рівно один мільйон,
тож ви можете уявити, наскільки малим є атом.
Знаєте, якщо ви видернете волосину зі своєї голови,
і просто уявите, що можна поставити мільйон речей
один до одного в ширину однієї волосини.
не в довжину, а в ширину волосини.
Нам навіть важко побачити ширину волосини,
а там будуть мільйон атомів вуглецю.
Просто погодьтеся.
По суті, це дійсно захоплива справа.
Ми знаємо,
що є основний будівельний блок вуглецю,
це основна «цеглинка», з безлічі яких складається будь-який елемент.
А що ще навіть цікавіше, що
ці основні будівельні блоки, пов'язані між собою.
Атом вуглецю складається навіть з ще менших частинок.
Атом золота теж складається з навіть більш фундементальних частинок.
Фактично, вони розрізняються за
розміщенням цих фундаментальних частинок.
І якщо ви зміните
кількість фундаментальних частинок, які маєте,
ви зможете змінити властивості елементу,
те, як вони будуть реагувати,
або ви зможете змінити навіть сам елемент.
І щоб просто краще це зрозуміти,
давайте поговоримо про ці фундаментальні частинки.
Отже, у вас є протони.
Їх кількість фактично визначає
кількість протонів у ядрах атома,
я буду говорити про ядра за мить
це те, що визначає елемент.
Отже, це те, що визначає елемент.
Якщо ви подивитеся в періодичну таблицю ось тут,
вони написані за порядком зростання атомного номера
і атомний номер - це
буквально це кількість протонів в елементі.
Тобто, за визначенням, водень має один протон.
Гелій має два протони. Вуглець має шість протонів.
Не може бути вуглецю із сімома протонами.
Якщо це так, то буде вже нітроген,
а не вуглець.
Кисень має вісім протонів.
Якщо ви яким-небудь чином додасте ще один протон,
це вже не буде кисень.
Це буде фтор. Тобто кількість протонів у ядрі визначає елемент.
Це визначає елемент.
І атомний номер, тобто кількість протонів,
кількість протонів - пам'ятайте,
це номер, що пишеться ось тут
для кожного з елементів у періодичній таблиці.
Кількість протонів
дорівнює атомному номеру.
Вона дорівнює атомному номеру.
Цей номер ставиться тут, тому що він -
це визначальна характеристика елементу.
Інші два компоненти атома -
я думаю, ми можемо їх так називати, -
це електон і нейтрон.
І модель, яку ви можете починати будувати у своїй голові,
Ця модель.. Якщо ми заглибимося в хімію, ми побачимо, що
вона стане більш абстрактною,
і її буде дійсно важко усвідомити.
Але можна уявити це так:
ви маєте протони і нейтрони,
які є центром атома.
Це ядро атома.
Так, наприклад, вуглець має шість протонів.
Тобто один, два, три, чотири, п'ять, шість.
Вуглець-12, що є різновидом вуглецю,
також матиме шість нейтронів.
Ви можете мати різновиди вуглецю,
що мають різну кількість нейтронів.
Тобто кількість нейтронів може змінюватися, і кількість електронів - теж,
але у вас усе рівно залишатиметься той самий елемент.
Кількість протонів змінитися не може.
Якщо ви їх зміните, то отримаєте інший елемент.
Я тут намалюю ядро вуглецю-12.
Отже, один, два, три, чотири, п'ять, шість.
Отже, ось тут ядро вуглецю-12.
Й іноді це записується таким способом.
Іноді просто записують
кількість протонів.
І причина, через яку ми записуємо його вуглецем-12.
як ви помітили, я нарахував шість нейтронів,
це загалом
ви можете це побачити у загальному номері
один зі способів це побачити,
далі ми роздивимося це детальніше -
це загальне число
протонів і нейтронів усередині ядра.
І цей вуглець, за визначенням, має атомний номер 6,
але ми можемо переписати це тут
так, щоб потім ми могли згадати.
Отже, у центрі атома вуглецю знаходиться таке ядро.
Вуглець-12 буде мати 6 протонів і 6 нейтронів.
Інший різновид вуглецю - вуглець-14, також
матиме 6 протонів, але буде мати 8 нейтронів.
Тобто кількість нейтронів може змінюватися,
але ось тут вуглець-12.
І якщо вуглець-12 - нейтральний,
я поясню це слово за мить,
якщо він нейтральний, він теж матиме тільки 6 електронів.
Я намалюю ці 6 електронів.
Один, два, три, чотири, п'ять, шість.
І один із способів - і це, мабуть, найбільш простий спосіб
усвідомлення взаємодії
між електронами і ядрами -
уявити, що електрони
рухаються навколо ядра,
носяться навколо нього.
Модель, яку ви також можете уявити,
це те, що вони обертаються навколо ядра,
але це не зовсім правильно.
Вони не обертаються так, як планети,
планети навколо Сонця.
Але це добра відправна точка.
Інший спосіб - уявити, що вони стрибають навколо ядра
чи рояться навколо нього.
І це тому що
реальність на цьому рівні стає трохи дивною,
і ми, фактично, маємо звернутися до квантової фізики,
щоб зрозуміти, що саме робить електрон.
Але першою уявною моделлю у вашій голові має бути те, що
в центрі цього атома, атома вуглецю-12,
є це ядро.
Ось це ядро.
І ці електрони рухаються навколо цього ядра.
І причина, чому ці електрони
не відлітають від цього ядра,
чому їх рух обмежується цим ядром,
і вони є частиною цього атома,
полягає в тому, що протони мають додатній заряд,
а електрони мають від'ємний заряд.
І це одна з властивостей цих фундаментальних частинок.
Якщо ви починаєте думати про
те, чим саме є заряд,
це виявляється достатньо глибоким питанням.
Але те, що ми знаємо,
коли ми говоримо про електромагнітну силу,
те, що протилежні заряди притягуються.
Це найкращий спосіб зрозуміти:
протони і електрони,
маючи різні заряди,
притягують одне одного.
Нейтрони - нейтральні,
тому вони просто знаходяться всередині ядра
і на певному рівні впливають на властивості
атомів певних елементів.
Але причина, чому електрони
не розлітаються в різні сторони, полягає в
тому, що вони притягуються.
Вони притягуються до ядра.
І вони мають надзвичайну швидкість.
Це дуже складно -
ми знову маємо справу
з дивним розділом фізики.
Ми починаємо говорити про те,
що, фактично, робить електрон,
але він має достатньо,
Я думаю, що можу сказати
що він так стрибає навколо ядра,
що не може просто упасти в нього,
Я думаю, це один з варіантів розуміння цієї теми.
Отже, я згадав тут вуглець-12,
визначений кількістю протонів.
Кисень можна визначити за 8 протонами.
Але знову-таки, електрони можуть взаємодіяти з іншими електронами.
Їх можуть забирати інші атоми.
І це, власне, формує
більшу частину нашого уявлення про хімію.
Це базується на тому, скільки саме електронів має атом,
чи певний елемент.
І як ці електрони розташовані,
і як розташовані інші елементи,
чи, може, інші атоми одного й того ж елементу.
Ми можемо передбачити, як атом одного елементу
може взаємодіяти з іншим атомом цього самого елементу,
чи атомом іншого елементу - як вони можуть реагувати
чи як він може з'єднуватися чи не з'єднуватися, притягатися чи
відштовхуватися атомом іншого елементу.
Так, наприклад,
і ми будемо вчити про це далі,
атом іншого елементу може забрати
електрон вуглецю,
з будь-якої причини --
пізніше ми поговоримо про певні нейтральні атоми певних елементів,
які можуть більше притягувати електрони інших елементів.
Отже, можливо, один з них
забере електрон у вуглецю,
і потім цей вуглець буде мати
менше електронів, ніж протонів,
і потім ми матимемо 5 електронів і 6 протонів.
Такий вуглець мав би додатній заряд.
Тобто в цьому різновиді вуглецю-12, приклад якого я навів спочатку,
маємо 6 протонів і 6 електронів, і вони нейтралізували заряди одне одного.
Якщо втратити електрон, їх залишиться тільки 5,
і ми матимемо додатній заряд.
І ми будемо далі говорити про це
в рамках нашого курсу,
але, сподіваюся, ви маєте розуміння того, що
це починає ставати дійсно «крутим».
Ми можемо заглибитися в поняття цих фундаментальних «цеглинок», що
називаються атомами.
І що ще цікавіше -
ця фундаментальна «цеглинка» -
частина це більш фундаментальної «цеглинки».
І ці речі можуть також змінюватися
і змінювати властивості атома,
чи навіть переходити від атома одного елементу до атома
іншого елементу.