Prvky a atómy | Atómy, zlúčeniny a ióny | Chémia | Khan Academy

My, ľudia, vieme
už tisícky rokov –

– veď sa len rozhliadnite okolo seba –

– že existujú rôzne látky.

A tieto rozličné látky

zvyknú mať rozličné vlastnosti.

A nielen to;

jedna môže odrážať svetlo,

alebo ho neodrážať,
mať určitú farbu

alebo teplotu,
byť tekutinou, plynom alebo pevnou látkou.

Ale tiež si začíname všímať,

ako v určitých situáciách
na seba vzájomne reagujú.

Tu sú obrázky niektorých z týchto látok.

Toto je uhlík.

A máme ho tu vo forme grafitu.

Toto je olovo.

A toto je zlato.

A tieto všetky na obrázkoch,
ktoré som vám ukázal –

– a získal som ich z tejto webstránky –

– všetky sú v pevnom skupenstve.

Ale tiež vieme, že existujú

určité typy plynov
a určité typy plynových častíc.

A podľa toho, na aký typ týchto častíc

sa dívate, či je to uhlík,
kyslík alebo dusík,

zdá sa, že majú rozličné vlastnosti.

Alebo existujú iné veci,
ktoré môžu byť tekuté.

Alebo ak zvýšite
dostatočne vysoko teplotu

týchto látok.

Môžete, ak dostatočne zvýšite teplotu

zlata alebo olova,
môžete dostať kvapalinu.

Alebo ak nejako spálite tento uhlík,

môžete ho premeniť na plyn.

Môžete ho vypustiť do atmosféry.

Môžete rozbiť jeho štruktúru.

Takže sú veci,
ktoré sme my všetci, ľudstvo

pozorovali tisícky rokov.

Vedie to však
k prirodzenej otázke,

ktorá bola v minulosti filozofická.

Ale dnes na ňu môžeme odpovedať
o čosi lepšie.

Táto otázka je: Ak budeme pokračovať
v rozbíjaní tohto uhlíka

na menšie a menšie kúsky,

je niekde ten najmenší kúsok,
najmenšia častica tejto látky,

ktorá bude mať stále vlastnosti uhlíka?

A ak ju budete, nejak,
rozbíjať

ďalej, tak nejako

stratí vlastnosti uhlíka.

A odpoveď je: áno, je.

A aby sme sa držali
správnej terminológie

voláme tieto rozličné substancie -

- tieto čisté látky,
ktoré majú špecifické vlastnosti

pri určitých teplotách a reagujú

určitým spôsobom - voláme ich prvky.

Uhlík je prvok.

Olovo je prvok.

Zlato je prvok.

Mohli by ste povedať, že voda je prvok.

A v minulosti ľudia považovali vodu

za prvok.

Ale dnes vieme, že voda je vytvorená
zo základnejších prvkov.

Skladá sa z kyslíka a vodíka.

A všetky naše prvky sú uvedené tu:

v periodickej tabuľke prvkov.

C znamená uhlík - prebehnem iba tie,

ktoré sú dôležité pre ľudstvo,
ale neskôr sa

pravdepodobne zoznámite zo všetkými.

Toto je kyslík.

Toto je dusík.

Toto je kremík.

Au je zlato.

Toto je olovo.

A najzákladnejšia jednotka
každého z týchto prvkov je atóm.

Takže ak budete pokračovať v dolovaní

a získavať tak menšie a menšie kúsky,

nakoniec sa dostanete až k atómu uhlíka.

Urobíte tú istú vec tu, nakoniec

sa dostanete k atómu zlata.

Urobíte tú istú vec tu a nakoniec

získate niečo - túto

malú, z dôvodu chýbania
lepšieho výrazu, časticu

ktorú by ste volali atóm olova.

A nemali by ste byť schopní
ho už rozbiť

a stále ho volať olovo,

lebo by stále mal vlastnosti olova.

A len pre predstavu -
toto je skutočne niečo,

čo mám problém si predstaviť:

že atómy sú neuveriteľne malé, naozaj

nepredstaviteľne malé.

Tak napríklad, uhlík.

Moje vlasy sú tiež z uhlíka.

V skutočnosti väčšina zo mňa je z uhlíka.

V skutočnosti väčšina živých tvorov
je prevažne z uhlíka.

A tak ak vezmete môj vlas -
a keďže moje vlasy sú z uhlíka,

moje vlasy sú väčšinovo z uhlíka.

Takže ak vezmete môj vlas -
rovno tu,

moje vlasy nie sú žlté,
ale pekne to kontrastuje

s čiernou.

Moje vlasy sú čierne,
ale ak ich použijem,

nebudete na obrázku nič vidieť.

Ale ak vezmete môj vlas

a ja sa vás opýtam,
koľko atómov uhlíka tvorí jeho priemer?

Takže ak si vezmete prierez môjho vlasu,

nie dĺžku, ale jeho hrúbku

a poviete koľko atómov uhlíka ju tvorí?

A môžete si tipnúť,
pritom už viete,

že sú veľmi malé.

Takže možno je to 1000 atómov uhlíka,
alebo 10 000,

alebo 100 000.

Musím vám povedať, že nie.

Je to milión atómov uhlíka,

alebo by ste museli urobiť
korálky z milióna atómov uhlíka

aby ste získali priemer
bežného ľudského vlasu.

Je to samozrejme približné číslo.

Nie je to presne 1 milión.

Ale dá vám to predstavu o tom,
aký je atóm maličký.

Vytrhnite si vlas z hlavy

a len si predstavte rad milióna vecí,

jednu vedľa druhej, krížom cez vlas.

Nie pozdĺž vlasu, ale cez jeho priemer.

Je dokonca problém vidieť hrúbku vlasu,

a bude tam milión uhlíkových atómov

idúcich cezeň.

To by bolo skvelé samo o sebe,

to, že vieme, že existuje
najzákladnejšia stavebná jednotka

uhlíka, táto základná tehla každého prvku.

Ešte krajšie je však to,
že tieto základné stavebné bloky

sú vzájomne prepojené.

Že atóm uhlíka sa skladá s ďalších

základných častíc.

Atóm zlata sa skladá
z ďalších základných častíc.

A v skutočnosti

sú prvky definované usporiadaním
týchto základných častíc.

A ak zmeníte počet
týchto základných častíc,

zmeníte aj vlastnosti prvku,

ako bude reagovať, alebo môžete
dokonca zmeniť prvok samotný.

A aby sme to pochopili o čosi lepšie,

povedzme si niečo
o týchto základných časticiach.

Takže máme tu protón.

A protón je v skutočnosti určujúci - počet

protónov v jadre atómu,

o jadre si povieme vzápätí -

- to je to čo určuje prvok.

Takže to je to, čo určuje prvok.

Keď sa pozriete priamo sem
na periodickú tabuľku,

prvky sú tu zapísané v poradí atómového čísla.

A atómové číslo je, doslova ,

jednoducho počet protónov v jadre atómu.

Takže podľa definície,
vodík má jeden protón,

hélium má dva protóny,
uhlík má šesť protónov.

Nemôžete mať uhlík so siedmimi protónmi.

Ak by ste taký atóm mali, bol by to dusík.

Už by to nebol uhlík.

Kyslík má osem protónov.

Ak by ste mu nejako pridali ďalší protón,

už by to nebol kyslík.

Bol by to fluór.

Takže toto určuje prvky.

A atómové číslo,

počet protónov -
a zapamätajte si,

že je to číslo napísané vpravo hore,

tu, pre každý prvok v periodickej tabuľke -

počet protónov sa rovná atómovému číslu.

A to číslo sem dali preto,

pretože je to určujúca vlastnosť prvku.

Ďalšie dve zložky atómu -

- ak ich tak môžeme nazvať -

sú elektrón a neutrón.

A model, ktorý si môžete
začať budovať

v hlave - a tento model,
ako budeme v chémii ďalej pokračovať,

bude o čosi viac abstraktnejší
a naozaj ťažko

koceptualizovateľný.

Ale jeden spôsob,
ako o ňom uvažovať je,

že máte protóny a neutróny,

ktoré sú v centre atómu.

Tvoria jadro atómu.

Takže napríklad uhlík,
už vieme, má 6 protónov.

Takže jeden, dva, tri,
štyri, päť, šesť.

Uhlík-12, čo je druh uhlíka,

ktorá má tiež 6 neutrónov.

Môžete mať verzie uhlíka,

ktoré majú odlišný počet neutrónov.

Takže neutróny sa môžu meniť,
elektróny sa môžu meniť,

a stále budete mať ten istý prvok.

Protóny sa meniť nemôžu.

Zmeníte počet protónov,
dostanete odlišný prvok.

Nechajte ma nakresliť jadro uhlíka-12;
jeden, dva, tri, štyri,

päť, šesť.

Takže tu máme jadro uhlíka-12

A niekedy bude zapísaný takto.

A niekedy bude zapísaný

aj počet protónov.

A dôvod, prečo ho zapisujeme ako uhlík-12;

už viete, počítal som so 6 neutrónmi;

je ten, že je to suma,

môžete na to hľadieť ako na celkový súčet.

A dostaneme sa k jemnému rozdielu

v budúcnosti - je, že toto je celkový počet protónov

a neutrónov v jeho jadre.

A tento uhlík, z definície,
má atómové číslo 6,

ale môžeme ho prepísať sem,

len aby sme si to mohli pripomenúť.

Takže v centre atómu uhlíka
máme toto jadro.

A uhlík-12 bude mať
6 protónov a 6 neutrónov.

Iná verzia uhlíka, uhlík-14,

bude mať stále 6 protónov,

ale bude mať 8 neutrónov.

Takže počet neutrónov sa môže zmeniť.

Ale toto tu je uhlík-12.

A ak je uhlík-12 neutrálny -

a toto slovo mu dá za sekundu jemný rozdiel
- ak je neutrálny,

bude mať tiež 6 elektrónov.

Nechajte ma nakresliť týchto 6 elektrónov;
jeden, dva, tri,

štyri, päť, šesť.

A jeden zo spôsobov -
a toto je možno hlavný spôsob

ako rozmýšľať o vzťahu

medzi elektrónmi a jadrom -

- že si elektróny môžete predstaviť
ako pohybujúce sa

okolo, bzučiace okolo jadra.

Jeden z modelov je,

že o nich môžete rozmýšľať
ako o obiehajúcich okolo jadra.

Ale to nie je celkom správne.

Neobiehajú spôsobom ako planéty

obiehajú okolo Slnka.

Ale je to dobrý štartovací bod.

Iná predstava je, že skáču okolo jadra,

alebo sa okolo neho roja.

Je to preto, lebo skutočnosť

sa na tejto úrovni stáva veľmi zvláštnou.

A budeme musieť ísť do kvantovej fyziky

aby sme skutočne pochopili, čo elektrón robí.

Ale prvý mentálny model vo vašej hlave je,

že v centre tohto atómu, tohto uhlíka-12,

méte toto jadro.

A tieto elektróny skáču okolo jadra

A dôvod, prečo sa tieto elektróny
jednoducho nestratia,

neodídu preč od jadra;

prečo s ním majú nejaký druh spojenia

a tvoria časť tohto atómu je,

že protóny majú pozitívny náboj

a elektróny majú negatívny náboj.