WEBVTT

00:00:00.660 --> 00:00:03.120
我们人类已知存在了数千年

00:00:03.120 --> 00:00:05.341
仅仅看向我们周边的环境

00:00:05.341 --> 00:00:06.840
那里有不同的物质

00:00:06.840 --> 00:00:08.600
而这些不同的物质往往

00:00:08.600 --> 00:00:10.120
有不同的特性

00:00:10.120 --> 00:00:11.470
不仅它们有不同的特性

00:00:11.470 --> 00:00:13.400
一种可能以某一特定的方式反射光

00:00:13.400 --> 00:00:16.230
或不反射光，或特定的颜色，或

00:00:16.230 --> 00:00:20.390
在某一特定温度，成为液体或气体或固体

00:00:20.390 --> 00:00:22.290
但我们已开始观察它们如何

00:00:22.290 --> 00:00:25.030
在某些环境下相互反应

00:00:25.030 --> 00:00:27.410
而且这里是一些这些物质的图片

00:00:27.410 --> 00:00:29.070
在这里的是碳

00:00:29.070 --> 00:00:31.650
并且这里是它的石墨形式

00:00:31.650 --> 00:00:33.910
这个是铅

00:00:33.910 --> 00:00:36.030
这个是黄金

00:00:36.030 --> 00:00:38.750
并且还有我展示过的所有照片，在这里——

00:00:38.750 --> 00:00:41.720
我从这个网站中获得它们，就在这里——

00:00:41.720 --> 00:00:43.460
它们都处于其固体状态

00:00:43.460 --> 00:00:45.830
但我们也知道它看上去像

00:00:45.830 --> 00:00:49.240
某些类型的空气和某些类型的空气颗粒

00:00:49.240 --> 00:00:51.090
并且取决于何种种类的空气颗粒

00:00:51.090 --> 00:00:55.590
你正看着它，无论是碳或氧或氢

00:00:55.590 --> 00:00:57.790
似乎有不同种类的特性

00:00:57.790 --> 00:00:59.666
或者是还有其他可以是液体的东西

00:00:59.666 --> 00:01:02.360
或你将这些东西的温度升至足够高

00:01:02.360 --> 00:01:04.485
你可以做到，如果你将其温度升至足够高

00:01:04.485 --> 00:01:06.440
对金或对铅，你可以得到（它们各自的）液体形式

00:01:06.440 --> 00:01:10.360
或者你点燃这些碳

00:01:10.360 --> 00:01:12.020
你可以使它变成气态

00:01:12.020 --> 00:01:13.690
你可以将之释放至大气层

00:01:13.690 --> 00:01:14.880
你可以打破它的结构

00:01:14.880 --> 00:01:18.530
所以这些是我们拥有的所有，有点，人性化

00:01:18.530 --> 00:01:21.000
已观察了数千年

00:01:21.000 --> 00:01:22.530
但这影响了一个自然问题

00:01:22.530 --> 00:01:24.420
（它）曾经是一个哲学问题

00:01:24.420 --> 00:01:26.790
但现在我们可以更好一点地回答它

00:01:26.790 --> 00:01:31.320
并且那个问题是，如果你持续分解这些碳

00:01:31.320 --> 00:01:33.970
至小之又小的块，有

00:01:33.970 --> 00:01:38.930
这些东西的最小的块，最小的单元，

00:01:38.930 --> 00:01:43.314
对于这个物质而言，始终有碳原子的特性吗？

00:01:43.314 --> 00:01:44.730
如果你要，不知何故地，持续打破它

00:01:44.730 --> 00:01:46.271
不知如何，你将

00:01:46.271 --> 00:01:48.270
失去碳的这些特性

00:01:48.270 --> 00:01:50.380
然后答案是，这就是。

00:01:50.380 --> 00:01:52.030
所以只是为了得到我们的术语

00:01:52.030 --> 00:01:54.940
我们称这些不同的物质——

00:01:54.940 --> 00:01:58.070
这些有其特定特性的纯净的物质

00:01:58.070 --> 00:01:59.960
在特定的温度和特定的反应条件下

00:01:59.960 --> 00:02:02.020
我们将之称作元素

00:02:05.210 --> 00:02:06.470
碳是一种元素

00:02:06.470 --> 00:02:07.570
铅是一种元素

00:02:07.570 --> 00:02:08.910
金是一种元素

00:02:08.910 --> 00:02:10.949
你可能说水是一种元素

00:02:10.949 --> 00:02:14.410
并且在历史上，人们将水当作元素

00:02:14.410 --> 00:02:18.250
但现在（我们认为）水是由更多基础的元素构成的

00:02:18.250 --> 00:02:21.100
是由氧元素和氢元素

00:02:21.100 --> 00:02:27.830
并且我们所有的元素都在元素周期表里列出了

00:02:27.830 --> 00:02:30.450
C 代表碳——我只想通过那些

00:02:30.450 --> 00:02:35.710
与人类息息相关的（元素），且随着时光流逝，你可能会逐渐熟悉这里所有的元素

00:02:35.710 --> 00:02:36.610
这是氧

00:02:36.610 --> 00:02:38.020
这是氮

00:02:38.020 --> 00:02:40.140
这是硅

00:02:40.140 --> 00:02:42.090
Au是金

00:02:42.090 --> 00:02:43.280
这是铅

00:02:43.280 --> 00:02:49.380
这些元素最基础的单元是原子

00:02:52.620 --> 00:02:55.050
所以如果你持续挖掘，并持续

00:02:55.050 --> 00:02:56.940
采取到越来越小的块

00:02:56.940 --> 00:02:59.739
最终你可以得到碳原子

00:02:59.739 --> 00:03:01.530
对这些东西做同样的事，最终你将

00:03:01.530 --> 00:03:02.616
得到金原子

00:03:02.616 --> 00:03:04.490
对这些东西做同样的事，最终你将

00:03:04.490 --> 00:03:05.864
你将得到一些，这种小的

00:03:05.864 --> 00:03:08.000
我词穷了，微粒

00:03:08.000 --> 00:03:09.450
你称之为铅原子

00:03:09.450 --> 00:03:11.241
你将不再能够将其分解

00:03:11.241 --> 00:03:13.560
并依旧称之为铅

00:03:13.560 --> 00:03:17.110
因其仍旧有铅的特性

00:03:17.110 --> 00:03:19.490
并给你一个想法——这是一个非常

00:03:19.490 --> 00:03:21.600
我想象能力不太行

00:03:21.600 --> 00:03:24.690
那些原子是不可思议的小

00:03:24.690 --> 00:03:26.220
不可想象的小

00:03:26.220 --> 00:03:27.750
例如，碳

00:03:27.750 --> 00:03:29.550
我的头发也是由碳构成的

00:03:29.550 --> 00:03:33.320
事实上，我大部分都是由碳构成的

00:03:33.320 --> 00:03:36.690
事实上，我大部分都是由碳构成的

00:03:36.690 --> 00:03:40.840
所以你得到我的头发——所以我的头发是碳

00:03:40.840 --> 00:03:42.262
我的头发大部分是碳

00:03:42.262 --> 00:03:43.970
所以如果你得到我的头发——就在这

00:03:43.970 --> 00:03:46.700
我的头发不是黄色的，但它与黑色对比鲜明

00:03:46.700 --> 00:03:48.280
我的头发是黑色的，但即使我那样做了（拔头发）

00:03:48.280 --> 00:03:50.270
你将不能在屏幕上见到它

00:03:50.270 --> 00:03:51.769
但如果你得到我的头发，就在这，

00:03:51.769 --> 00:03:55.820
那么我将问你，我头发内的碳原子有多少个呢

00:03:55.820 --> 00:03:57.870
所以，如果你截取我头发的横截面

00:03:57.870 --> 00:04:00.040
而不是我头发的长度，宽度

00:04:00.040 --> 00:04:03.384
那里有多少个碳原子呢

00:04:03.384 --> 00:04:04.800
你可能会猜，哦，你知道了，

00:04:04.800 --> 00:04:07.540
萨尔已经告诉我，它们很小

00:04:07.540 --> 00:04:10.016
所以这里有一千个碳原子，或一万个

00:04:10.016 --> 00:04:10.780
或十万个

00:04:10.780 --> 00:04:12.000
我将说，不

00:04:12.000 --> 00:04:14.540
那有一百万个碳原子

00:04:14.540 --> 00:04:17.579
或者你可以串一百万个碳原子

00:04:17.579 --> 00:04:21.314
横跨人类头发的平均长度

00:04:21.314 --> 00:04:22.730
这明显是个粗略值

00:04:22.730 --> 00:04:23.970
这不是确切的一百万

00:04:23.970 --> 00:04:26.860
但它给了你“一个原子是如此之小”的印象

00:04:26.860 --> 00:04:28.620
你知道，从你的头上拔一根头发

00:04:28.620 --> 00:04:31.300
并想象将一百万个东西

00:04:31.300 --> 00:04:34.440
肩并肩地排列在一起，横跨那头发

00:04:34.440 --> 00:04:37.450
不是头发的长度，是头发的宽度

00:04:37.450 --> 00:04:39.360
这甚至难以看到头发的宽度

00:04:39.360 --> 00:04:41.110
并且那将有一百万个碳原子

00:04:41.110 --> 00:04:43.180
只是顺着它

00:04:43.180 --> 00:04:46.860
现在它本身会很酷

00:04:46.860 --> 00:04:50.840
我们确实知道有这个最基本的建筑

00:04:50.840 --> 00:04:54.220
碳块，这是任何元素的最基本组成部分。

00:04:54.220 --> 00:04:57.130
但现在更清楚的是，这些基础建筑

00:04:57.130 --> 00:04:58.570
是彼此联系的

00:04:58.570 --> 00:05:02.950
碳原子是由更多基本粒子构成的

00:05:02.950 --> 00:05:07.671
金原子是由更多基本粒子构成的

00:05:07.671 --> 00:05:09.170
它们取决于，它们实际上

00:05:09.170 --> 00:05:12.870
是由这些基本粒子的排列定义的

00:05:12.870 --> 00:05:15.430
并且如果你改变这些基本粒子的数量

00:05:15.430 --> 00:05:18.430
你可以改变这些元素的性质

00:05:18.430 --> 00:05:22.810
它如何反应，你甚至可以改变元素本身

00:05:22.810 --> 00:05:25.480
并且仅是为了更好地理解它

00:05:25.480 --> 00:05:28.260
我们来谈论这些基本粒子

00:05:28.260 --> 00:05:30.365
所以你有质子

00:05:33.020 --> 00:05:36.000
并且质子决定了

00:05:36.000 --> 00:05:38.340
原子的质子数

00:05:38.340 --> 00:05:40.610
稍后我将谈论原子核

00:05:40.610 --> 00:05:43.010
是如何定义了元素

00:05:43.010 --> 00:05:45.702
所以这就是定义元素的内容

00:05:45.702 --> 00:05:47.660
当你看着这元素周期表时

00:05:47.660 --> 00:05:50.490
它们是按照原子序数写的

00:05:50.490 --> 00:05:52.250
原子序数是，字面上讲

00:05:52.250 --> 00:05:55.140
仅仅是元素内质子的数量

00:05:55.140 --> 00:05:58.950
所以通过定义，氢有一个质子

00:05:58.950 --> 00:06:03.120
氦有两个质子，碳有六个质子

00:06:03.120 --> 00:06:05.440
你不可能有一个拥有七个质子的碳原子

00:06:05.440 --> 00:06:07.150
如果你做了，那将成为氮

00:06:07.150 --> 00:06:09.300
它将不再是碳了

00:06:09.300 --> 00:06:10.732
氧有八个质子

00:06:10.732 --> 00:06:12.940
如果你向其加了点质子

00:06:12.940 --> 00:06:14.680
它将不再是氧

00:06:14.680 --> 00:06:16.370
它将成为氟

00:06:16.370 --> 00:06:17.705
所以它定义了元素种类

00:06:20.240 --> 00:06:22.450
还有原子序数——

00:06:22.450 --> 00:06:25.549
质子的数量，并记住

00:06:25.549 --> 00:06:27.340
那个数字写在顶上

00:06:27.340 --> 00:06:30.260
这里，对任何在元素周期表内的元素而言

00:06:30.260 --> 00:06:33.010
质子数等于原子序数

00:06:36.705 --> 00:06:38.080
并且他们将那个数放在这了

00:06:38.080 --> 00:06:42.160
因为这是元素的定义特征

00:06:42.160 --> 00:06:46.050
原子的另外两种成分

00:06:46.050 --> 00:06:47.430
我猜我们将以

00:06:47.430 --> 00:06:51.780
电子和中子的方式称呼它

00:06:55.390 --> 00:06:57.110
你可以在你的头脑中建模

00:06:57.110 --> 00:07:01.320
并且这个模型，随着我们学习化学时

00:07:01.320 --> 00:07:03.690
它会变得有些抽象

00:07:03.690 --> 00:07:04.976
并难以将其概念化

00:07:04.976 --> 00:07:06.350
但思考它的一个方式是

00:07:06.350 --> 00:07:08.430
你有处于原子中央的

00:07:08.430 --> 00:07:09.850
质子和中子

00:07:09.850 --> 00:07:11.710
它们是原子的原子核

00:07:11.710 --> 00:07:15.060
所以比方说，碳原子，我们都知道有六个质子

00:07:15.060 --> 00:07:19.660
所以一，二，三，四，五，六

00:07:19.660 --> 00:07:22.420
碳-12，是碳的一个版本

00:07:22.420 --> 00:07:24.110
也将有六个中子

00:07:24.110 --> 00:07:26.100
你可以有拥有不同中子数量的

00:07:26.100 --> 00:07:27.940
碳的版本

00:07:27.940 --> 00:07:30.330
所以中子（数）可改变。电子（数）可改变

00:07:30.330 --> 00:07:31.830
你依旧拥有同样的元素

00:07:31.830 --> 00:07:33.280
质子不能改变

00:07:33.280 --> 00:07:36.480
你改变质子（数），你已得到不同的元素

00:07:36.480 --> 00:07:41.300
所以让我画个碳-12原子，一，二，三，四

00:07:41.300 --> 00:07:43.300
五，六

00:07:43.300 --> 00:07:46.450
所以这里就是碳-12的原子核

00:07:46.450 --> 00:07:48.910
并且有时，它将被写成这样

00:07:48.910 --> 00:07:53.840
并且有时，他们实际上也写它的质子数

00:07:53.840 --> 00:07:56.510
并且我们将其写作碳-12的原因是——

00:07:56.510 --> 00:07:58.830
你知道，我从其中数出了六个中子

00:07:58.830 --> 00:08:00.760
是那样的，这是总数

00:08:00.760 --> 00:08:04.206
你可以将其视作总数——一种查看方式

00:08:04.206 --> 00:08:05.580
我们将得到一些细小差别

00:08:05.580 --> 00:08:08.370
在未来——是原子核内质子与中子

00:08:08.370 --> 00:08:11.870
的总数

00:08:11.870 --> 00:08:15.172
而这个碳，根据定义，原子序数为六

00:08:15.172 --> 00:08:16.630
所以我们可以在这里重写一遍，就这样，

00:08:16.630 --> 00:08:18.870
我们可以提醒自己

00:08:18.870 --> 00:08:21.550
所以在碳原子的中心，我们有这个原子核

00:08:21.550 --> 00:08:25.000
并且碳-12将有六个质子和六个中子

00:08:25.000 --> 00:08:26.970
碳的另一种版本——碳-14

00:08:26.970 --> 00:08:29.040
将有六个质子，但有

00:08:29.040 --> 00:08:31.018
八个中子

00:08:31.018 --> 00:08:32.559
所以原子核数是可以改变的

00:08:32.559 --> 00:08:34.950
这里的碳-12

00:08:34.950 --> 00:08:38.990
并且如果碳-12是中性的——那我将快速地给出这个词的

00:08:38.990 --> 00:08:41.419
一些细小差别——它是中性的

00:08:41.419 --> 00:08:43.890
它将有六个电子

00:08:43.890 --> 00:08:47.690
所以让我画出这六个电子，一，二，三

00:08:47.690 --> 00:08:49.910
四，五，六

00:08:49.910 --> 00:08:52.190
一种方式——这可能是最优方式

00:08:52.190 --> 00:08:54.980
去思考电子和原子核之间

00:08:54.980 --> 00:08:57.380
的关系

00:08:57.380 --> 00:09:00.340
你可以想象电子是一种，四处游荡

00:09:00.340 --> 00:09:02.930
在这个原子核周围嗡嗡作响

00:09:02.930 --> 00:09:04.540
一种模型是，你可以

00:09:04.540 --> 00:09:06.790
将它们看做在原子核周围沿着轨道游走

00:09:06.790 --> 00:09:08.050
但那并不正确

00:09:08.050 --> 00:09:10.460
它们并不像行星绕太阳旋转一样

00:09:10.460 --> 00:09:11.710
沿着轨道运行

00:09:11.710 --> 00:09:13.900
但那是个良好的开端

00:09:13.900 --> 00:09:16.430
另一种方式是，它在原子核周围蹦蹦跳跳

00:09:16.430 --> 00:09:18.680
或它在原子核周围嗡嗡作响

00:09:18.680 --> 00:09:20.680
但那仅是由于这个尺度的

00:09:20.680 --> 00:09:22.100
现实变得有些奇怪

00:09:22.100 --> 00:09:24.183
实际上我们必须进入量子物理学

00:09:24.183 --> 00:09:26.570
以为了真正了解电子在做什么

00:09:26.570 --> 00:09:29.320
你脑海中的第一个模型是

00:09:29.320 --> 00:09:32.740
这个原子的中心，碳-12的

00:09:32.740 --> 00:09:37.000
你在这里有其原子核

00:09:37.000 --> 00:09:40.700
并且这些电子在原子核周围蹦蹦跳跳

00:09:40.700 --> 00:09:43.850
你看到这些电子的原因不仅是

00:09:43.850 --> 00:09:45.360
从这个原子核（周围）走开

00:09:45.360 --> 00:09:47.570
它们在原子的各个部分

00:09:47.570 --> 00:09:49.860
有对这个原子核的联系的原因

00:09:49.860 --> 00:09:54.570
是质子带正电荷

00:09:54.570 --> 00:09:57.990
并且电子带有负电荷

00:09:57.990 --> 00:10:01.874
这是这些基本粒子的特性之一

00:10:01.874 --> 00:10:03.290
并且当你开始思考时

00:10:03.290 --> 00:10:04.690
什么是起电，

00:10:04.690 --> 00:10:05.481
除了标签？

00:10:05.481 --> 00:10:07.020
它开始变得深入

00:10:07.020 --> 00:10:08.810
但我们知道的一件事，

00:10:08.810 --> 00:10:10.670
当我们谈论电磁力时

00:10:10.670 --> 00:10:13.280
它不像吸引彼此的起电

00:10:13.280 --> 00:10:14.890
所以思考它的最好的方式是

00:10:14.890 --> 00:10:17.100
质子和中子，因为它们

00:10:17.100 --> 00:10:19.990
其不同属性的电以吸引彼此，

00:10:19.990 --> 00:10:21.520
中子是呈电中性的

00:10:21.520 --> 00:10:25.070
所以它们真的仅是待在原子核内

00:10:25.070 --> 00:10:30.700
并且它们影响一些性质，在某些层次上，

00:10:30.700 --> 00:10:33.330
对于某些特定元素的原子

00:10:33.330 --> 00:10:36.340
但我们没有靠自己飞翔的电子的

00:10:36.340 --> 00:10:37.970
原因是它们

00:10:37.970 --> 00:10:42.470
被吸向原子核

00:10:42.470 --> 00:10:45.690
并且它们有不可思议的高速度

00:10:45.690 --> 00:10:48.630
这实际上很难——让我们再接触一遍

00:10:48.630 --> 00:10:51.260
在物理学的非常奇怪的一部分

00:10:51.260 --> 00:10:54.380
当我们谈论起一个电子实际上在做什么

00:10:54.380 --> 00:10:56.780
但它有足够的，我猜你会说

00:10:56.780 --> 00:10:59.690
它四处跳动，以使它不仅是落向

00:10:59.690 --> 00:11:04.520
我想这是一种思考的方式

00:11:04.520 --> 00:11:08.220
并据我所提及的，碳-12就在这

00:11:08.220 --> 00:11:09.820
被其质子数所定义

00:11:09.820 --> 00:11:12.710
氧因其拥有八个质子而定义

00:11:12.710 --> 00:11:16.420
但再说一遍，电子可以与其他电子反应

00:11:16.420 --> 00:11:19.140
或者它们可以被其他原子取走

00:11:19.140 --> 00:11:23.380
这实际上形成了我们对化学的很多理解

00:11:23.380 --> 00:11:27.860
它是基于一个原子或一特定元素有多少个电子的

00:11:27.860 --> 00:11:29.580
并且这些电子是如何配置的

00:11:29.580 --> 00:11:33.990
以及其他元素的电子是如何配置的

00:11:33.990 --> 00:11:36.490
或者可能，一种元素的其他原子

00:11:36.490 --> 00:11:41.180
我们开始预想一种元素的一种原子

00:11:41.180 --> 00:11:43.360
是如何与同种元素的另一种原子进行反应的

00:11:43.360 --> 00:11:46.700
或者说一种元素的一种原子是如何反应

00:11:46.700 --> 00:11:48.780
或者连接，或分开

00:11:48.780 --> 00:11:51.370
或吸引，或排斥，

00:11:51.370 --> 00:11:52.630
与同一元素的另一种原子

00:11:52.630 --> 00:11:55.230
所以比方说（我们将在未来学习更多与此相关的知识）

00:11:55.230 --> 00:12:00.110
一个原子从一个碳原子处夺走一个电子

00:12:00.110 --> 00:12:03.180
是有可能的

00:12:03.180 --> 00:12:05.840
仅是因为，出于某些原因

00:12:05.840 --> 00:12:09.780
我们将讨论一些特定的元素，特定元素的特定的中性原子

00:12:09.780 --> 00:12:14.010
比其他原子具有更大的亲和力

00:12:14.010 --> 00:12:17.140
所以其中之一如果从碳原子中

00:12:17.140 --> 00:12:19.540
取走一个电子

00:12:19.540 --> 00:12:21.730
那么接着这个碳的电子数

00:12:21.730 --> 00:12:25.370
将少于其质子数

00:12:25.370 --> 00:12:28.152
那么它（碳）将净带一个正电荷

00:12:28.152 --> 00:12:30.110
所以在这个碳-12中，我做的第一版

00:12:30.110 --> 00:12:33.170
我有六个质子和六个电子

00:12:33.170 --> 00:12:34.530
它们起的电抵消了

00:12:34.530 --> 00:12:37.170
如果我失去了一个电子，那我只有五个它了

00:12:37.170 --> 00:12:39.210
接着我净带一个正电荷

00:12:39.210 --> 00:12:41.241
我们将谈论更多

00:12:41.241 --> 00:12:42.990
关于在整个化学的播放列表（学习列表）中

00:12:42.990 --> 00:12:44.200
但希望你欣赏它

00:12:44.200 --> 00:12:46.241
它确实开始变得非常酷

00:12:46.241 --> 00:12:48.300
一旦我们已经可以真正做到这一点，

00:12:48.300 --> 00:12:52.937
基本的构件称作原子

00:12:52.937 --> 00:12:55.520
更简单的说法是这个基本构件由

00:12:55.520 --> 00:12:58.800
甚至更多的基本构件构成

00:12:58.800 --> 00:13:00.630
并且这些东西可以互换

00:13:00.630 --> 00:13:03.160
以改变该原子的特性

00:13:03.160 --> 00:13:05.880
或从一种元素的一种原子中

00:13:05.880 --> 00:13:08.466
到达另一元素的一原子中