Vi mennesker har i årtusinder vidst, at der er forskellige stoffer.
Man skal bare kigge på vores omgivelser for at indse dette.,
.
Disse forskellige stoffer har forskellige egenskaber,
men de har Ikke blot forskellige egenskaber.
Egenskaber kan være at reflektere lys på en bestemt måde, eller slet ikke reflekterer lys.
Eller at have en bestemt farve, eller at blive flydende ved en bestemt temperatur,
eller at være en gas eller et fast stof.
Vi mennesker begyndte også at observere,
hvordan stoffer kan reagere med hinanden under visse omstændigheder.
Her er nogle billeder af eksempler på disse stoffer.
Det her til venstre er kulstof, og det er i en form, som kaldes grafit.
Det er her til højre er bly. Det nedenfor er guld.
Alle stofferne, som er vist med billeder her,
er billeder fra den hjemmeside, der står skrevet øverst.
Alle disse er på fast form,
men vi kender også stoffer, som er gasser,
og de er forskellige,
afhængigt af hvilken type af gas vi ser på,
det kan være CO2, oxygen eller nitrogen,
og de har forskellige egenskaber.
Der er andre stoffer, som er flydende,
og hvis vi hæver temperaturen højt nok på disse stoffer,
f.eks. for guld eller bly,
så bliver de til en væske.
Eller hvis vi du brænder kulstof,
så bliver det til en gas,
som kan frigives i atmosfæren,
Vi kan bryde dens faste struktur.
Disse stoffer har menneskeheden altså kendt til i tusinder af år,
.
men det leder til et naturligt spørgsmål,
som plejede at være et stort filosofisk spørgsmål,
som vi nu kan besvare lidt bedre,
og spørgsmålet er, hvis du bliver ved med at dele dette stykke kulstof
i mindre og mindre stykker,
er der så en mindste del,
en eller anden enhed for dette stof,
som stadig egenskaberne for kulstof?
Hvis vi på en eller anden måde kan dele til så små stykker,
at det mister egenskaber for kulstof?
Og svaret er: ja, det er der.
For lige at få vores terminologi på plads,
så kalder vi disse forskellige stoffer, disse rene stoffer
som har bestemte egenskaber ved bestemte temperaturer,
og reagerer på bestemte måder,
dem kalder vi for grundstoffer.
Kulstof er et grundstof. Bly er et grundstof. Guld er et grundstof.
Man kunne fristes til sige, at vand er et grundstof,
og gennem historien har mennesker opfattet vand som et grundstof,
men ved vi nu, at vand består af to grundstoffer.
Vand består af grundstofferne ilt og brint.
Alle vores grundstoffer er ordnet i grundstoffernes periodiske system.
.
C står for carbon.
Jeg gennemgår lige de vigtigste grundstoffer,
.
med tiden vil disse blive velkendte for dig.
Dette er ilt. Dette er kvælstof. Dette er silicium.
Au står for guld. Dette er bly.
Den mest grundlæggende enhed i alle disse grundstoffer er atomet.
Hvis vi bliver ved med opdele stoffet i mindre og mindre stykker,
.
ville vi til sidst have et enkelt kulstofatom.
Hvis vi gør det samme for guld,
vil vi til sidst have et enkelt guld-atom.
Det samme for bly,
til sidst ville vi have en lille bitte partikel,
.
som vi kalder et bly-atom.
Vi kan faktisk opdele det mere,
men det ville ikke længere være bly,
fordi det ville ikke have egenskaberne for bly.
Bare lige for at give dig en idé om, hvor små atomer er.
Det er virkelig noget, som er svært at forestille sig,
fordi atomer er ufatteligt små.
De er virkeligt så ufatteligt små.
For eksempel, carbon.
Mit hår er også lavet af carbon.
Faktisk er det meste af mennesket lavet af kulstof.
Faktisk er de fleste levende ting lavet af kulstof.
Hvis vi tog mit hår, som er indeholder meget carbon,
Mit hår er for det meste kulstof.
Hvis vi tog mit hår lige her,
selvom mit hår er ikke gult,
men det har en god kontrast til den sorte baggrund.
Mit hår er faktisk sort, men hvis jeg gjorde det,
ville du slet ikke kunne se håret på skærmen.
Hvis du tog mit hår her, og vi spørger,
hvor mange kulstofatomer tykt er mit hår?
Hvis du tog et tværsnit af mit hår, altså ikke længden men på tværs,
bredden af mit hår, og sagde:
hvor mange kulstofatomer bredt er det?
Du kan jo prøve at gætte det, Vi ved allerede at det er meget lille,
så måske er det tusind kulstofatomer,
eller ti tusind, eller hundrede tusinde,
og jeg ville sige, nej!
Der er en million kulstofatomer.
Der er en million kulstofatomer
i bredden af et gennemsnitligt menneskehår.
Det er selvfølgelig en tilnærmelse,
det er ikke præcist en million,
men det giver dig en fornemmelse af, hvor lille et atom er.
Ved at plukke et enkelt hår fra dit hoved
og forestil dig at en million atomer
ved siden af hinanden på tværs af et hår,
ikke længden på håret, men bredden af håret.
Det er svært bare at se bredden af et hår,
men der ville være en million kulstofatomer
bare på tværs af håret.
Det ville det være temmelig sejt i sig selv,
.
at vi ved, at der er grundlæggende byggesten i kulstof,
og at det gælder for alle de grundlæggende byggesten, som vi kalder grundstoffer.
Det der er endnu sejere er,
at de grundlæggende byggesten er relateret til hinanden.
En kulstofatom er lavet af endnu mere grundlæggende partikler.
Et guld-atom består af endnu mere grundlæggende partikler.
De er faktisk defineret af opbygningen af disse grundlæggende partikler.
.
Hvis vi ændrede antallet af de grundlæggende partikler for atomet,
.
så ændres egenskaberne.
Hvordan det reagerer,
eller vi kan ændre selve grundstoffet.
For at kunne forstå det lidt bedre,
sål ad os tale om de partikler i atomer, som vi kalder elementarpartikler.
Vi har protonen.
Det er faktisk antallet af protoner i kernen for et atom,
som definerer grundstoffet,
og kernen taler vi mere om i en anden video,
Antallet af protoner definerer grundstoffet.
.
Når man ser på det periodiske system, som er vist her,
så er grundstoffernes faktisk skrevet i rækkefølge efter atomnummeret,
og atomnummeret er antallet af protoner i grundstoffet.
.
Per definition så har brint 1 proton.
Helium har 2 protoner. Carbon har 6 protoner.
Der er ikke noget carbon med 7 protoner,
fordi atomer med 7 protoner er kvælstof,
og det ville ikke længere være carbon.
Ilt har 8 protoner.
Hvis vi på en eller anden måde tilføjede en proton til ilt,
ville det ikke længere være ilt.
Det ville blive til fluor. Antallet af protoner definerer grundstoffet.
Det definerer grundstoffet.
Atomnummer er antallet af protoner,
antallet af protoner.
Det er det nummer, som er skrevet øverst for hvert grundstof/ i det periodiske system.
.
Det er antallet af protoner,
og det kaldes atomnummeret.
.
Man skriver antallet,
fordi det er det definerede kendetegn for et grundstof.
De andre to bestanddele af et atom,
elementarpartikler
er elektroner og en neutroner.
Det hjælper at have en simpel model i hovedet,
og denne model bliver efterhånden mere og mere abstrakt,
jo længere ind i kemiens verden, vi kommer,
og det bliver virkelig svært at forstå,
men til at starte med er det en god måde at tænke,
at vi har protoner og neutroner i midten af atomet.
.
De er kernen i atomet.
Vi ved nu f.eks. at kulstof har 6 protoner.
Så 1,2,3,4,5,6.
Kulstof 12, som er en version af kulstof,
som har 6 neutroner.
Der er faktisk forskellige versioner af kulstof,
som har forskellige antal neutroner.
Vi kan altså godt ændre antallet af neutroner, og faktisk også antallet af elektroner,
og stadig have det samme grundstof.
Kun protoner kan ikke ændres.
Hvis vi ændrer protonerne, bliver det til et andet grundstof.
Lad os tegne kerne for et kulstof 12.
1,2,3,4,5,6 neutroner.
Det her er altså kernen af kulstof 12.
Nogle gange skrives sådan,
og nogle gange skriver man også antallet af protoner.
.
Grunden til hvorfor vi skriver kulstof 12,
er at der er 6 protoner og 6 neutroner,
og tilsammen giver det 12 elementarpartikler i kernen.
Det er det samlede antal
.
,
af protoner og neutroner i atomets kerne.
Dette kulstof har per definition atomnummer 6,
men vi kan omskrive det her
bare for at vi kan minde os selv om det.
I midten af kulstofatom har vi kernen.
kulstof 12 har 6 protoner og 6 neutroner.
En anden version af carbon, kulstof 14,
have stadig 6 protoner, men 8 neutroner.
Så antallet af neutroner kan ændres,
men det her er kulstof 12.
Hvis kulstof 12 er neutral,
og det forklarer vi lidt nærmere i anden video,
Hvis det er neutralt vil det også have 6 elektroner.
Så lad mig tegne de 6 elektroner.
1,2,3,4,5,6.
En simpel model for forholdet mellem kernen og elektronerne er,
.
at elektronerne bevæger sig rundt om kernen,
.
I denne simple kredser elektronerne rundt om atomkernen,
men det er faktisk ikke helt rigtigt.
De kredser ikke rundt som planeter om solen,
.
men selvom det er en forsimpling, er det er et godt udgangspunkt.
I en anden mere abstrakt model, springer elektronerne omkring kernen i en sky,
Det lyder meget mærkeligt,
.
og vi bliver faktisk nødt til at forstå kvantefysik
for virkelig at forstå, hvordan elektronerne opfører sig.
Men med den første model i dit hoved,
hvor kernen er i midten af dette atom, her kulstof 12,
.
og disse elektroner bevæger sig omkring denne kerne.
Grunden til elektronerne ikke bare flyver væk fra kernen,
.
er fordi de er bundet til kernen,
og de udgør en del af dette atom er,
at protoner har en positiv ladning,
og elektroner har en negativ ladning.
Det er en af egenskaberne for disse elementarpartikler.
Senere begynder vi at tænke over,
hvad en ladning er,
og det begynder at blive lidt mere avanceret.
.
Når vi taler om elektromagnetisk kraft,
så ved vi at ladninger med modsat fortegn tiltrækker hinanden.
En god måde at tænke på det er:
protoner og elektroner,
fordi de har forskellige ladninger,
så tiltrækker de hinanden.
Neutroner er neutrale,
så de sidder bare inde i kernen,
og de påvirker egenskaber på en bestemte måder,
og er isaer for nogle atomer af visse grundstoffer.
Grunden til at elektronerne
ikke bare flyver deres vej er,
de er tiltrukket af protonerne i kernen.
De er tiltrukket mod kernen.
Elektronerne har en utrolig høj hastighed,
.
og igen nærmer vi os en den mærkelig
del af fysikken, kvantemekanikken,
når vi begynder at tale om
hvordan elektroner faktisk opfører sig.
.
Vi kan sige at den bevæger sig på en måde,
som gør at den ikke bare falder ind i kernen.
.
Vi nævnte at kulstof 12 er
defineret af antallet af protoner.
Ilt har 8 protoner.
Elektroner kan vekselvirke med andre elektroner.
De kan blive taget væk fra et atom og tilføjes til et andet atomer.
Der er faktisk grundlaget
for en stor del af vores forståelse af kemi.
Kemi handler i høj grad om hvor mange elektroner et atom har,
eller et bestemt grundstof,
og hvordan disse elektroner er konfigureret,
og hvordan elektronerne af andre grundstoffer er konfigureret,
eller måske andre atomer af det samme grundstof.
Vi kan begynde at forudsige,
hvordan et atom af ét grundstof vil reagere med et andet atom af det samme grundstof,
eller med et atom af ét grundstof – hvordan det kunne reagere,
eller hvordan det kunne binde, eller ikke binde, eller tiltrækkes,
eller afvise et andet atom af et andet grundstof.
.
Det vil vi lære meget mere om i senere videoer,
F.eks. er det er muligt for et givent atom
at stjæle en elektron fra kulstof-atom.
.
I kemi kommer vi til at snakke om, at visse neutrale atomer af visse grundstoffer
har en stor relativ tiltrækningskraft for elektroner end andre, det kalder vi elektron-affinitet.
Derfor kan et af disse atomer måske
stjæle en elektron fra et kulstof-atom,
og så vil dette kulstof
have en elektroner mindre end protoner,
så har vi 5 elektroner og 6 protoner,
og så har det samlet set positiv ladning.
I den første version jeg tegnede af dette kulstof 12,
havde vi 6 protoner og 6 elektroner og ladningen var nul.
Hvis en elektron fjernes, så der der kun 5 tilbage,
og så har atomet en positiv ladning.
Det taler vi meget mere om i mange
af de andre videoer om kemi,
men forhåbentlig har du en fornemmelse af,
at det allerede er begyndt at blive ret interessant.
Vi har allerede forstået at der en grundlæggende byggesten,
som vi kalder for atomet,
men det der er endnu sejere er, at
denne byggesten faktisk er bygget af endnu mindre byggesten,
og hvis der fjernes eller tilføres byggesten,
så ændres egenskaberne for atom et,
eller det kan endda blive til andet grundstof,
men det sker kun hvis antallet af protoner ændres.