-
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.
-
