-
אנחנו בני האדם יודעים כבר אלפי שנים
-
מהתבוננות על הסביבה שמקיפה אותנו
-
שישנם מרכיבים שונים,
-
ולמרכיבים השונים הללו יש תכונות שונות
-
ולא רק שיש להם תכונות שונות
-
מרכיב אחד יכול להחזיר אור בצורה מסוימת או לא להחזיר אור
-
או להיות בצבע מסוים או בטמפרטורה מסוימת
-
להיות נוזל או גז או מוצק.
-
אנחנו מתחילים לראות גם
-
איך הם מתנהגים אחד עם השני במצבים מסוימים
-
הנה תמונות של כמה מהחומרים האלה
-
כאן אפשר לראות פחמן כשהוא בצורת גרפיט
-
וזה כאן הוא עופרת, וזה כאן הוא זהב
-
וכל אלו שהראיתי, שהראיתי תמונות שלהם כאן
-
השגתי אותם מהאתר הזה כאן
-
כל אלה הם במצב המוצק שלהם. אבל אנחנו גם יודעים ש
-
זה נראה כאילו יש סוגים של אויר
-
סוגים שונים של חלקיקי אויר
-
ותלוי באיזה סוג של חלקיקי אוויר אתם מסתכלים
-
בין אם זה פחמן או חמצן או חנקן, ונראה
-
שיש להם תכונות מסוימות שונות. או שיש דברים
-
שיכולים להיות נוזל.
-
או אפילו אם תעלה את הטמפרטורה לחום גבוה מספיק על הדברים האלה
-
אם תחמם זהב או עופרת לטמפרטורה גבוהה מספיק
-
אתה יכול לקבל נוזל.
-
אם תשרוף את הפחמן הזה
-
אתה יכול להביאו למצב הגזי שלו.
-
אתה יכול לשחרר אותו אל תוך האטמוספירה.
-
אתה יכול לשבור את המבנה שלו.
-
אז אלו דברים שהאנושות
-
התבוננה בהם במשך אלפי שנים.
-
אך זה מוביל אל שאלה טבעית, שבעבר נטתה להיות שאלה פילוסופית
-
אך עכשיו אנו יכולים לענות עליה קצת יותר טוב.
-
והשאלה היא: אם אתה ממשיך לפרק את הפחמן הזה
-
לחתיכות קטנות וקטנות יותר. האם ישנה חתיכה קטנה ביותר,
-
יחידה קטנה ביותר של הדבר הזה, של המרכיב הזה,
-
שיש בו עדיין את התכונות של פחמן?
-
ואם בדרך כלשהיא תפרק את זה קצת יותר
-
תאבד את התכונות של הפחמן?
-
והתשובה היא: יש!
-
ובכן, רק בכדי לסדר את הטרמינולוגיה שלנו, אנו קוראים למרכיבים השונים האלו,
-
למרכיבים הטהורים האלו שיש להם תכונות ספציפיות בטמפרטורות מסויימות
-
ומגיבים בדרכים מסויימות, אנו קוראים להם - יסודות.
-
אנו קוראים להם יסודות
-
פחמן הוא יסוד, עופרת היא יסוד, זהב הוא יסוד
-
אתם עלולים לומר שמים הם יסוד, ובעבר
-
אנשים התייחסו אל מים כיסוד, אך כיום אנו יודעים
-
שמים עשויים מיסודות בסיסיים יותר
-
הם עשויים מחמצן ומימן,
-
וכל היסודות שלנו רשומים כאן בטבלה המחזורית של היסודות
-
C מסמל פחמן
אני רק עובר על אלו
-
שמאוד רלוונטיים לאנושות, אך עם הזמן אתם כנראה
-
תכירו את כולם
-
זה חמצן, זה חנקן וזה צורן (סיליקון)
-
וזה - Au הוא זהב, זה עופרת
-
והחלק הבסיסי ביותר של היסודות האלו הוא האטום
-
כך שאם תמשיכו לחפור ולקחת
-
חלקים קטנים יותר ויותר של זה, לבסוף תקבלו
-
אטום של פחמן
-
ואותו הדבר כאן, לבסוף תקבלו אטום של זהב
-
תעשו את אותו הדבר כאן ולבסוף תקבלו
-
חלק קטן מאוד של חלקיק
-
שתקראו לו אטום עופרת
-
ולא תוכלו לפרק את זה יותר
-
ועדיין לקרוא לזה עופרת. לא יהיה לזה את אותן תכונות כמו לעופרת
-
ורק כדי לתת לכם מושג, וזה משהו שהיה לי קשה
-
לדמיין, האטומים הם קטנים בצורה שלא ניתן לשער
-
באמת כל כך קטנים. כך למשל פחמן
-
השיער שלי גם עשוי מפחמן. למעשה רובי
-
עשוי מפחמן.
-
למעשה, כמעט כל היצורים החיים עשויים מפחמן
-
ולכן, אם תקחו את השיער שלי, העשוי מפחמן
-
השיער שלי, רובו פחמן
-
לכן אם תקחו את השיער שלי, השיער שלי לא בלונדיני
-
אך זה משתלב יפה עם השחור
-
השיער שלי שחור, אך אם הייתי עושה זאת בשחור לא הייתם יכולים
-
לראות את זה על המסך.
-
אך אם הייתם בוחנים את השיער שלי והייתי שואל אתכם
-
כמה אטומי פחמן יש ברוחב השיער שלי?
-
כך שאם תקחו חתך רוחבי של השיער שלי, לא האורך.
-
הרוחב של השיער שלי, ואני אשאל: כמה אטומי פחמן יש ברוחב של זה?
-
ואתם תנחשו, 'סאל כבר אמר לי שזה מאוד קטן'
-
'ואולי יש כאן אלפי אטומי פחמן'
-
'או עשרות אלפים, או מאות אלפים'
-
ואני הייתי אומר: 'לא! יש כאן מיליון אטומי פחמן'.
-
אתם יכולים לחרוז מיליון אטומי פחמן ברוחב
-
של השיער הממוצע.
-
וזה כמובן השערה, זה לא בדיוק
-
מיליון, אך זה נותן לכם מושג כמה קטן
-
הוא האטום. תלשו שערה מהראש שלכם
-
ורק דמיינו להניח מיליון דברים אחד ליד השני
-
לרוחב השיער. לא האורך, הרוחב
-
של השיער. זה אפילו קשה לראות את רוחב השיער
-
ויהיו מיליון אטומי פחמן
-
שמסודרים שם.
-
אנו יודעים שיש את המבנה הבסיסי הזה
-
של פחמן, המבנה הבסיסי של כל יסוד
-
אבל מה שיותר מגניב זה שהמבנים הבסיסיים האלו
-
מחוברים אחד לשני. אטום פחמן עשוי
-
מחלקיקים יסודיים יותר.
-
אטום זהב עשוי מחלקיקים יסודיים יותר
-
והם בעצם מוגדרים ע"י הסידור של
-
החלקיקים היסודיים האלו. ואם תשנה את המספר
-
של אותם חלקיקים יסוד, אתם יכולים לשנות
-
את התכונות של אותו יסוד, איך שהוא יגיב
-
ואפילו אפשר לשנות את היסוד עצמו.
-
ורק בכדי להבין זאת יותר טוב,
-
בואו נדבר על אותם יסודות.
-
יש פרוטון
-
והפרוטון... מספר
-
הפרוטונים בגרעין האטום... ואני אדבר על
-
הגרעין בעוד שניה, זה מה שמגדיר את היסוד.
-
זה מה שמגדיר את היסוד
-
כשאתם מסתכלים על הטבלה המחזורית, הם בעצם
-
רשומים בסדר של המספר האטומי שלהם, והמספר האטומי הוא
-
מספר הפרוטונים ביסוד.
-
כך שבהגדרה, למימן יש פרוטון אחד
-
להליום יש 2 פרוטונים. לפחמן יש 6 פרוטונים.
-
אתם לא יכולים להשיג פחמן עם 7 פרוטונים,
-
כיוון שאם תשיגו, זה יהיה חנקן, זה כבר לא יהיה פחמן.
-
לחמצן יש 8 פרוטונים. אם איכשהו תוסיפו
-
עוד פרוטון לכאן, זה כבר לא יהיה חמצן
-
זה יהיה פלואור. כך שזה מגדיר את היסוד
-
זה מגדיר את היסוד.
-
והמספר האטומי. מספר הפרוטונים...
-
וזכרו, זה המספר
-
שרשום בחלק העליון של כל אחד
-
מהיסודות בטבלה המחזורית. מספר הפרוטונים
-
שווה למספר האטומי.
-
והמספר רשום כאן כיוון שזה מגדיר
-
את האופי של היסוד.
-
שני המרכיבים האחרים של האטום,
-
אני מניח שאנו יכולים לקרוא לזה כך, הם: אלקטרונים
-
וניטרונים
-
והמודל שאתם יכולים לדמיין
-
והמודל הזה, ככל שנתקדם בכימיה, נראה
-
שהוא יותר אבסטרקטי, ומאוד קשה
-
לתפוס. אך דרך אחת לחשוב על זה
-
יש את הפרוטונים ואת הניוטרונים
-
שהם מרכז האטום.
-
הם גרעין האטום.
-
לדוגמא: פחמן, אנו יודעים שיש לו 6 פרוטונים.
-
1,2,3,4,5,6
-
פחמן 12, שהוא סוג של פחמן, יהיה לו גם
-
שישה ניוטרונים.
-
אפשר שיהיה סוג אחר של פחמן
-
עם מספר ניוטרונים שונה.
-
לכן, מספר הניוטרונים יכול להשתנות, מספר האלקטרונים יכול להשתנות
-
עדיין זה יהיה אותו יסוד.
-
הפרUטונים לא יכולים להשתנות.
-
אם תשנו את הפרוטונים, תקבלו יסוד אחר.
-
בואו נצייר גרעין של פחמן 12.
-
1,2,3,4,5,6.
-
אז זה גרעין של פחמן 12
-
ולעיתים זה יהיה כתוב כך...
-
ולפעמים יכתבו את מספר
-
הפרוטונים גם כן.
-
והסיבה שקוראים לזה פחמן 12...
-
הרי ספרתי 6 ניוטרונים
-
זה המספר הכולל...
-
ואנחנו ניכנס
-
אל יותר פרטים בעתיד... זה המספר הכולל
-
של פרוטונים וניוטרונים בגרעין האטום
-
והפחמן הזה בהגדרה מספר אטומי 6
-
אך אנחנו יכולים לשכתב את זה כאן, רק בכדי להזכיר לעצמנו.
-
אז, במרכז אטום הפחמן יש לנו את הגרעין
-
ולפחמן 12 יש 6 פרוטונים ו-6 ניוטרונים
-
סוג אחר של פחמן, פחמן 14, עדיין יהיה
-
שישה פרוטונים, אך יהיה לנו 8 ניוטרונים.
-
כך שמספר הניוטרונים השתנה.
-
אך זה פחמן 12
-
ואם פחמן 12 הוא ניטרלי, ואני אתן עוד פרטים על המושג הזה תיכף,
-
אם הוא ניטרלי, יהיה לו גם 6 אלקטרונים.
-
אז אצייר את 6 האלקטרונים האלו.
-
1,2,3,4,5,6
-
ודרך אחת... וזו אולי דרך
-
לחשוב על היחסים בין האלקטרונים
-
והגרעין... אתם יכולים לדמיין שהאלקטרונים
-
הם "נעים" סביב הגרעין.
-
אתם יכולים לדמיין אותם חגים (במסלול היקפי)
-
סביב הגרעין, אך זה לא בדיוק נכון.
-
הם לא חגים כמו שהפלאנטות.
-
חגים סביב השמש.
-
אך זו נקודת התחלה טובה.
-
דרך אחרת לדמיין את זה: שהם מקפצים סביב הגרעין
-
וזה בכלל שהמציאות מתחילה להיות מוזרה
-
ברמה הזו, ואנחנו נצטרך להיכנס אל תוך פיזיקה
-
קוונטית, בכדי להבין באמת מה האלקטרון עושה.
-
אך המודל הראשון שתדמיינו הוא שבמרכז
-
האטום הזה, הפחמן 12
-
יש לכם גרעין.
-
יש לכם את הגרעין בדיוק כאן.
-
והאלקטרונים מקפצים סביב הגרעין.
-
והסיבה שהאלקטרונים לא בורחים
-
מהגרעין, מדוע הם "קשורים" אל הגרעין
-
והם מהווים כחלק מהאטום? כיוון
-
שלפרוטון יש מטען חיובי.
-
ולאלקטרון יש מטען שלילי.
-
וזו אחת התכונות של חלקיקי
-
היסוד, כשתתחילו לחשוב על מה זה מטען
-
בעצם, מלבד ההגדרה, זה בעצם מתחיל להיות
-
קצת עמוק.
-
אך הדבר שאתם צריכים לדעת
-
כשאנו מדברים על כח אלקטרו-מגנטי,
-
זה שמטענים הפוכים נמשכים זה לזה.
-
כך שהדרך הטובה ביותר לחשוב על זה היא: פרוטונים ואלקטרונים,
-
כיוון שיש להם מטענים שונים,
-
נמשכים זה לזה.
-
ניוטרונים הם נייטרלים, כך שהם בעצם רק יושבים כאן
-
בתוך הגרעין, והם אכן משפיעים על התכונות
-
ברמה מסויימת, של כמה אטומים ביסודות מסויימים.
-
אך הסיבה מדוע האלקטרונים לא בורחים
-
להם, בגלל שהם נמשכים.
-
הם נמשכים כלפי הגרעין.
-
ויש להם גם מהירות עצומה.
-
זה בעצם קשה... אנחנו נוגעים שוב
-
בחלק מוזר מאוד של הפיזיקה ברגע שאנו מתחילים לדבר
-
מה אלקטרון בעצם עושה.
-
אני מניח שאפשר לומר שהוא מקפץ מספיק
-
כך שהוא לא רוצה ליפול אל תוך הגרעין,
-
אני מניח שזו דרך אחת לחשוב על זה.
-
וכך, פחמן 12 מוגדר
-
ע"י מספר הפרוטונים.
-
חמצן מוגדר ע"י שיש לו 8 פרוטונים.
-
אך אלקטרונים יכולים להגיב עם אלקטרונים אחרים.
-
הם יכולים להילקח ע"י אטומים אחרים.
-
וזה בעצם מעניק לנו הרבה מן ההבנה שיש לנו בכימיה.
-
זה מבוסס על כמה אלקטרונים יש לאטום,
-
או ליסוד מסויים
-
וכיצד האלקטרונים האלו מסודרים,
-
וכיצד האלקטרונים של יסוד אחר מסודרים
-
או אולי אטומים אחרים של אותו יסוד.
-
אנו יכולים להתחיל לחזות כיצד אטום של יסוד מסויים,
-
יגיב עם אטום אחר של אותו יסוד.
-
או אטום של יסוד אחר,
-
וכיצד הוא יכול להתחבר או לא להתחבר או למשוך
-
או לדחות אטום אחר של יסוד אחר.
-
כך לדוגמא, ואנחנו נלמד עוד הרבה על כך
-
בעתיד. זה אפשרי לאטום במקום מסויים
-
לקחת אלקטרון מפחמן,
-
בגלל איזושהי סיבה... ואנו נדבר על
-
כמה אטומים נייטרלים של יסודות מסויים יש להם
-
נטייה גבוהה יותר לקחת אלקטרונים מאחרים
-
למשל, אולי אחד מאלו, לוקח אלקטרון
-
מפחמן, ואז לפחמן הזה יש פחות
-
אלקטרונים מפרוטונים, כך שנשאר לנו 5 אלקטרונים ושישה פרוטונים
-
ואז יהיה לנו מטען חיובי.
-
כך שבפחמן 12 הזה, בגירסה הראשונה שעשיתי,
-
היה לי 6 פרוטונים, 6 אלקטרונים, המטענים החשמליים התבטלו.
-
אם אני אאבד אלקטרון, כך שישאר לי רק 5,
-
כך אני אקבל מטען מטען חיובי.
-
ואנו הולכים לדבר עוד על זה
-
במשך שיעורי הכימיה.
-
אך בתקווה שיש לכם הערכה
-
שזה כבר מתחיל להיות מגניב.
-
אנחנו כבר יכולים לתפוס את אבן היסוד הזו
-
שנקראת אטום.
-
ומה שיותר מגניב זה שאבן היסוד הזו
-
בנויה מעוד
-
אבני יסוד.
-
והדברים האלו יכולים להתחלף
-
לשנות את התכונות של האטום, או אף להשתנות
-
מאטום של יסוד אחד, לאטום של יסוד אחר.