Elemek és atomok | Atomok, vegyületek és ionok | Kémia | Khan Academy

How elements relate to atoms. The basics of how protons, electrons and neutrons make up an atom.

Watch the next lesson: https://www.khanacademy.org/science/chemistry/atomic-structure-and-properties/introduction-to-the-atom/v/atomic-number-mass-number-and-isotopes?utm_source=YT&utm_medium=Desc&utm_campaign=chemistry

Chemistry on Khan Academy: Did you know that everything is made out of chemicals? Chemistry is the study of matter: its composition, properties, and reactivity. This material roughly covers a first-year high school or college course, and a good understanding of algebra is helpful.

About Khan Academy: Khan Academy is a nonprofit with a mission to provide a free, world-class education for anyone, anywhere. We believe learners of all ages should have unlimited access to free educational content they can master at their own pace. We use intelligent software, deep data analytics and intuitive user interfaces to help students and teachers around the world. Our resources cover preschool through early college education, including math, biology, chemistry, physics, economics, finance, history, grammar and more. We offer free personalized SAT test prep in partnership with the test developer, the College Board. Khan Academy has been translated into dozens of languages, and 100 million people use our platform worldwide every year. For more information, visit www.khanacademy.org, join us on Facebook or follow us on Twitter at @khanacademy. And remember, you can learn anything.

For free. For everyone. Forever. #YouCanLearnAnything

Subscribe to Khan Academy’s Chemistry channel: https://www.youtube.com/channel/UCyEot66LrwWFEMONvrIBh3A?sub_confirmation=1
Subscribe to Khan Academy: https://www.youtube.com/subscription_center?add_user=khanacademy

Mi, emberek évezredek óta tudjuk,

hogy akár a saját környezetünkben is

sokféle anyag létezik.

A különféle anyagoknak pedig

többnyire eltérőek a tulajdonságaik.

Nem csak a tulajdonságaik különböznek,

például az egyik visszaveri a fényt,
a másik nem,

Vagy különböző a színük,

vagy egy adott hőmérsékleten lehetnek

folyadékok, gázok vagy szilárd anyagok.

De azt is megfigyelhetjük,

hogy adott körülmények között
miképpen reagálnak egymással.

Íme néhány anyag képe.

Ez itt szén, grafit alakjában,

ez itt ólom, ez pedig az arany.

Az összes itt bemutatott anyag képe

erről a weboldalról származik.

Ezek mind szilárd halmazállapotúak,

de tudjuk,

hogy vannak légnemű anyagok is,

gáz állapotú részecskék.

A gáz állapotú anyagok részecskéinek

– legyen ez akár szén, oxigén, vagy nitrogén –,

szintén különböznek a tulajdonságaik.

Más anyagok folyékonyak,

akár ezek is, ha elég magas
a hőmérsékletük.

Kellően magas hőmérsékleten

az arany és az ólom is cseppfolyósítható.

Vagy ha elégeted ezt a széndarabot,

gáz halmazállapotúvá teheted,

és kiengedheted a légkörbe.

Megbonthatod a szerkezetét.

Mindezt az emberiség
évezredek óta megfigyelte.

Ebből viszont magától ered
egy kérdés,

amely régebben filozófiai kérdés volt,

de ma már kicsit jobban
meg tudjuk magyarázni.

A kérdés: ha tovább bontjuk
ezt a széndarabot,

egyre kisebb részekre,

létezik-e legkisebb rész?

Van-e olyan legkisebb egysége
ennek az anyagnak,

ami még mindig rendelkezik
a szén tulajdonságaival?

És ha azt még tovább tudnád bontani,

akkor vajon elveszítené-e szén jellegét?

A válasz az, hogy van.

Ismerjük meg a szakkifejezést:

ezeket a különféle tiszta anyagokat,

amik jellemző tulajdonságokkal bírnak
adott hőmérsékleten,

és jellegzetes módon reagálnak,

elemeknek hívjuk.

A szén, az ólom, és az arany is elem.

Mondhatnád, hogy a víz is elem.

Régebben a vizet is elemnek tekintették,

de ma már tudjuk, hogy a víz
több alapelemből épül fel:

oxigénből és hidrogénből.

Az elemek mind megtalálhatók

az elemek periódusos rendszerében.

A C a szén jele.

Csak azokat említem,

amelyek fontosak az emberiség számára,

de idővel talán majd mindet megismered.

Ez az oxigén. Ez a nitrogén. Ez a szilícium.

Ez az Au, az arany. Ez az ólom.

Az elemek legalapvetőbb
építőeleme az atom.

Egyre mélyebbre hatolva,

egyre kisebb darabokat vizsgálva,

eljuthatunk egyetlen szénatomig.

Ugyanezt megtehetjük ezzel is,

és eljutunk az aranyatomig.

Ebben az esetben ugyanígy eljutsz

olyan apró – jobb szó híján – részecskéig,

amit ólomatomnak hívunk.

Ez már nem bontható tovább úgy,

hogy továbbra is ólomnak nevezhessük,

hogy megőrizze az ólomra
jellemző tulajdonságait.

Csak hogy el tudd képzelni,

- én elég nehezen tudom elképzelni -

az atomok hihetetlenül aprók.

Tényleg hihetetlenül kicsik.

Például ott van a szén.

A hajam is szénből épül fel,

sőt magam is nagyrészt szénből állok.

Valójában minden élőlény
nagyrészt szénből áll.

Ha a hajamat nézzük, az is szén.

A hajam jórészt szén.

Tehát ha a hajamat nézzük,

ami egyébként nem sárga,

de jól elüt a feketétől.

A hajam fekete, de ha úgy mutatnám,

akkor nem látszana a képernyőn.

A hajam kapcsán megkérdezhetnélek,

hogy hány szénatomnyi
egy hajszálam szélessége.

A hajam keresztmetszetét vizsgálva,

tehát nem a hosszát,
hanem a szélességét nézve

hány szénatomnyi a szélessége?

Így okoskodhatnál: Sal már említette,
hogy az atomok nagyon kicsik,

tehát ez lehet akár ezer szénatom,

vagy tízezer, sőt százezer.

Én erre azt mondanám: nem!

Ez itt egymillió szénatom.

Egymillió szénatom fűzhető fel

egy átlagos emberi hajszál szélességére.

Ez persze csak becslés,

nem pontosan egymillió,

de érzékelteti, hogy milyen kicsi egy atom.

Csak húzz ki egy szálat a hajadból,

és képzeld el, hogy egymillió atomot teszel

egymás mellé a hajszálon keresztbe,

nem hosszában, hanem széltében.

Még a haj szélességét is alig látjuk,

és ekkora helyen fér el
egymillió szénatom.

Már önmagában az is nagyon érdekes,

amit már tudunk,

hogy egyáltalán létezik ilyen
alapvető építőeleme a szénnek,

illetve bármelyik elemnek.

De még ennél is érdekesebb

ezeknek az építőelemeknek
az egymáshoz való viszonya.

A szénatom még kisebb
elemi részecskékből áll.

Az aranyatom még kisebb
elemi részecskékből áll.

A tulajdonságaikat

ezeknek az elemi részecskéknek
az elrendeződése szabja meg.

Ha megváltoztatnád

a benne lévő elemi részecskék számát,

megváltoztathatnád
az adott elem tulajdonságait,

azt, hogy hogyan reagál,

sőt akár magát az elemet is
meg tudnád változtatni.

Csak hogy egy kicsit érthetőbb legyen,

beszéljünk egy kicsit az elemi részecskékről.

Tehát létezik a proton.

A proton határozza meg,

– azaz az atommagban lévő protonok száma,

és mindjárt az atommagról is beszélek –,

az, ami meghatározza az elemet.

Ez határozza meg az elemet.

A periódusos rendszerre nézve látszik,

hogy az elemek a rendszám alapján
vannak sorba rendezve.

A rendszám pedig valójában

az adott elem protonjainak száma.

Így definíció szerint
a hidrogénnek 1 protonja van.

A héliumnak 2 protonja,
a szénnek 6 protonja van.

Nem létezik szén 7 protonnal.

Ha lenne, az már nitrogén lenne.

Nem lenne többé szén.

Az oxigénnek 8 protonja van.

Ha valahogy hozzá tudnál adni
még egy protont,

akkor többé már nem oxigén lenne,
hanem fluor.

Tehát ez határozza meg az elemet.

Ez határozza meg az elemet.

A rendszám, a protonok száma,

emlélkezz rá, ez a szám látható itt felül,

minden elem vegyjele fölött
a periódusos rendszerben.

A protonok száma
egyenlő a rendszámmal.

Ide felülre írják, mivel

ez az elemek egyik meghatározó jellemzője.

Az atom másik két alkotója

– így is hívhatjuk őket –,

az elektron és a neutron.

Gondolatban elkezdhetsz
építeni egy modellt,

amely a kémiai
tanulmányokban előrehaladva

egy kissé elvontabb lesz,

és egyre nehezebben megfogalmazható,

de úgy elképzelhetjük például úgy,

hogy a protonok és neutronok

vannak az atom központjában.

Ők alkotják az atommagot.

Például a szénről tudjuk, hogy 6 protonja van.

Egy, kettő, három, négy, öt, hat.

A szén-12-ben, amely a szén egyik változata,

6 neutron is van.

A szénnek különböző változatai lehetnek,

amelyekben a neutronok száma különböző.

Tehát a neutronszám változhat, az elektronszám változhat,

de az elem továbbra is ugyanaz marad.

A protonok száma nem változhat.

Ha megváltoztatod a protonok számát,
akkor egy másik elem jön létre.

Hadd rajzoljak egy szén-12 atommagot.

Egy, kettő, három, négy, öt, hat.

Ez itt tehát a szén-12 atommagja.

Néha így írják,

néha pedig úgy,

hogy protonok számát is feltüntetik.

Azért nevezzük szén-12-nek,

– 6 neutronnal számoltam –,

mert ez az összege...

úgy vehetjük, hogy ez az összege...

– az egyik megközelítésben,
amin később még finomítunk –,

ez az összege a protonok
és neutronok számának

az atommagban.

Definíció szerint a szén rendszáma 6.

Fel is írhatjuk ide,

csak hogy emlékezzünk rá.

Tehát a szénatom központjában
van az atommag.

A szén-12-nek 6 protonja és 6 neutronja van.

A szén egy másik változata a szén-14,

amelynek szintén 6 protonja van,

viszont a neutronszáma 8.

Tehát a neutronok száma változhat.

Ez itt viszont a szén-12.

Amennyiben a szén-12 semleges,

és mindjárt el is magyarázom,
hogy ez mit jelent,

ha semleges, akkor
elektronokból is 6-ot tartalmaz.

Hadd rajzoljam le ezt a 6 elektront.

Egy, kettő, három, négy, öt, hat.

Az egyik, talán a legegyszerűbb elképzelés

az elektronok és az atommag kapcsolatáról

az, hogy az elektronok körbe-körbe

táncolnak az atommag körül.

Az egyik modell alapján úgy képzelhetjük el,

hogy keringenek a mag körül,

de ez nem teljesen igaz.

Nem úgy keringenek, mint ahogyan

az égitestek keringenek a Nap körül,

de kiindulásnak ez is jó.

Úgy is elképzelhető, hogy ugrálnak,

vagy nyüzsögnek az atommag körül.

Azért így magyarázzuk,

mert a valóság igen különössé válik
ezen a szinten,

és csak a kvantumfizika segítségével

érhetnénk meg, hogy valójában
mit is csinálnak az elektronok.

De a legegyszerűbben elképzelhető
modell szerint

a szén-12 atom közepén

ott van az atommag.

Ez az atommag,

és ezek az elektronok
ott ugrálnak körülötte.

Megvan az oka annak,
hogy ezek az elektronok

miért nem repülnek világgá,

miért kötődnek ehhez az atommaghoz,

és miért képezik az atom részét.

Az ok az, hogy a protonok töltése pozitív,

az elektronok töltése pedig negatív.

Ez az egyik jellemzője ezeknek az elemi részecskéknek.

Amikor azon kezdesz el gondolkodni,

hogy a töltés mitől több, mint egy jel,

mélyebbre kell, hogy menjünik.

Azt az egyet viszont tudjuk,

hogy amikor elektromágneses erőről beszélünk,

az azt jelenti, hogy az ellentétes töltések vonzzák egymást.

Így a leghelyesebb elgondolás a következő:

a protonok és elektronok,

mivel ellentétes töltésűek,

vonzzák egymást.

A neutronok semlegesek,

tehát csak ott ülnek az atommagban,

és valamilyen szinten ezek is befolyásolják a jellemzőket

egyes elemek egyes atomjai esetén.

Az ok azonban, amiért az elektronok

nem repülnek el csak úgy,

az az, hogy vonzás hat rájuk.

Vonzza őket az atommag.

A sebességük is elképzelhetetlenül nagy.

Nehéz elképzelni.

Megint a fizika egy nagyon furcsa részét érintjük,

amint arról kezdünk beszélni,

hogy mit is csinál az elektron.

Mondhatnád úgy is,

hogy körös-körül ugrál,

nem akar csak úgy belezuhanni az atommagba.

Tehát így is el lehet képzelni.

Említettem tehát, hogy ezt a szén-12-t

a protonok száma határozza meg.

Az oxigént a 8 proton határozza meg.

De még egyszer, az elektronok kölcsönhatásba léphetnek más elektronokkal.

Másik atom elveheti őket.

És erre az alapra épül

sok mindennek a megértése a kémiában.

Azon alapszik, hogy hány elektronja van az atomnak,

vagy az adott elemnek,

és ezek az elektronok hogyan helyezkednek el,

és más elemek elektronjai hogyan helyezkednek el,

vagy esetleg ugyanazon elem más atomja hogy helyezkednek el.

Előrejelezhetjük, hogy egy elem atomja

hogyan fog reagálni ugyanazon elem egy másik atomjával,

vagy egy elem atomja hogyan reagál,

hogyan kötődik, vagy nem is kötődik, hanem vonzza,

vagy taszítja egy másik elem atomját.

Így például

– erről majd később sokkal többet fogunk tanulni –

más atomok képesek arra, bizonyos esetekben,

hogy elektront szívjanak el a széntől,

csak azért, mert valamilyen oknál fogva

bizonyos elemek, bizonyos semleges atomjainak

nagyobb az elektronaffinitása, mint másoké.

Lehetséges, hogy ezek közül egy

elszív egy elektront a széntől,

és így a szénnek

kevesebb elektronja lesz, mint protonja.

Így 5 elektronja lesz és 6 protonja.

Összesítve pozitív töltés fog kialakulni.

Ebben a szén-12-ben, az első változatban, amiről beszéltem,

volt 6 proton, 6 elektron, a töltések kiegyenlítették egymást.

Ha elveszít egy elektront, akkor csak 5 marad belőle,

és így összesítve egy pozitív töltése lesz.

Erről jóval többet fogunk még beszélni,

a kémia videók során,

de remélhetőleg már most elismered,

hogy ez mennyire izgalmas téma.

Eljutottunk az alapvető építőegységekig,

amelyeket atomnak nevezünk.

Ami még ennél is jobb,

hogy ezek az alapvető építőegységek

még alapvetőbb építőegységekből épülnek fel.

Ezek az egységek cserélődhetnek,

és megváltoztathatják az atomok jellemzőit,

vagy akár átjuthatnak az adott elem egy atomjáról

egy másik elem atomjára is.