-
Mēs cilvēki jau vairākus gadu tūkstošus tikai novērojot dabu sev apkārt esam zinājuši
-
Ka eksistē dažādas vielas. Šīm dažādajām vielām... ir tieksme piemist dažādām īpašībām.
-
Tām ir ne tikai dažādas īpašības; tās var arī dažādā veidā atstarot gaismu, vai to nemaz neatstarot.
-
Vai būt noteiktā krāsā, vai būt noteiktā temperatūrā; būt šķidrām, gāzveida vai cietām.
-
Bet mēs arī sākām novērot, kā tās reaģē viena uz otru dažādos apstākļos.
-
un šeit ir dažu šādu vielu attēli. Kreisajā pusē ir ogleklis un tas ir... ir savā grafīta formā
-
Pa labi šeit ir svins; un šīs te ir zelts
-
un šīs visas, ko es esmu uzzīmējis, kuru attēlus es šeit esmu parādījis, tās visas ir iegūtas no šīs tīmekļa lapas
-
Visas šīs vielas ir savās cietajās formās, bet mēs arī zinām, ka mēs
-
Izskatās, ka tajās ir ietverts arī noteikta veida gaiss, ziniet, noteikta veida gaisa daļiņas,
-
un atkarībā no tā, uz kādām gaisa daļiņām jūs skatāties,
-
vai tas ir ogleklis, vai skābeklis, vai slāpeklis, tam katram šķiet piemīt dažādas īpašības
-
Vai, pastāv dažas citas lietas, kas var būt šķidras,
-
vai pat ja jūs paceļat šo vielu temperatūru pietiekami augstu.
-
Ja jūs paceļat zelta vai svina temperatūru pietiekami augstu,
-
jūs varat iegūt šķidrumu.
-
Vai ja jūs savā veidā -- ja jūs sadedziniet oglekli,
-
jūs varat to iegūt gāzveida stāvoklī,
-
jūs varat to izdalīt atmosfērā,
-
jūs varat nojaukt tā struktūru.
-
Tās lūk ir lietas ko mēs visi savā veidā
-
ko cilvēce ir novērojusi tūkstošiem gadu.
-
Bet tas noved pie dabīga jautājuma
-
kas kādreiz bija filozofisks jautājums,
-
bet tagad mēs uz to varam atbildēt nedaudz labāk,
-
un jautājums ir, ja mēs sadalām šo oglekli
-
arvien mazākos un mazākos gabalos,
-
vai ir kāds mazākais gabaliņš,
-
kāda šīs lietas, šās vielas mazākā vienība,
-
kurai joprojām piemīt oglekļa īpašības;
-
Un ja jums kaut kā izdodas to sadalīt vel smalkāk,
-
vai šīs oglekļa īpašības izzudīs?
-
Un atbilde ir: JĀ, IR.
-
Un tad lai vienotos par terminoloģiju,
-
mēs saucam šīs dažādās vielas, šīs tīrās vielas
-
kam noteiktās temperatūrās piemīt noteiktas īpašības,
-
un kas noteiktā veidā reaģē,
-
mēs tās saucam par elementiem.
-
Ogleklis ir elements. Svins ir elements. Zelts ir elements.
-
Jūs pat varat teikt ka ūdens ir elements.
-
Un vēsturē cilvēki uz ūdeni ir atsaukušies kā uz elementu.
-
Bet tagad mēs zinām, ka ūdens ir veidots no mazākiem pamat elementiem.
-
Tas ir veidots no skābekļa un ūdeņraža.
-
Un visi mūsu elementi ir uzskaitīti šeit
-
Elementu periodiskajā tabulā.
-
Ar C tiek apzīmēts ogleklis
-
-- Es šeit tikai apskatīšu tos
-
kas cilvēcei ir visnozīmīgākie --
-
bet laika gaitā jūs noteikti paši iepazīsieties ar tiem visiem.
-
Šis ir skābeklis. Šis ir slāpeklis. Šis ir silīcijs.
-
Šis ir -- Au ir zelts. Šis ir svins.
-
Un visu šo elementu pamata vienība ir atoms.
-
Ja jūs turpināsiet pētīt dziļāk
-
un dalīsiet vielu arvien mazākās un mazākās daļās.
-
Beigās jūs nonāksiet pie oglekļa atoma.
-
Darot to pašu lietu šeit,
-
beigās jūs nonāksiet pie zelta atoma.
-
Ja jūs izdarīsiet to pašu šeit,
-
beigās jūs iegūsiet kādu no šīm mazajām
-
-- labākas pasaules vārdā -- daļiņām,
-
ko jūs nosauksiet par svina atomu.
-
Un jūs nevarēsiet to vairs sadalīt sīkāk
-
un joprojām saukt to par svinu,
-
jo tam joprojām piemīt svina īpašības.
-
Un tikai lai jums to vieglāk iztēloties
-
-- tas ir kaut kas, ko arī man ir grūti iztēloties --
-
atomi ir neticami mazi.
-
Tiešām, neiedomājami mazi.
-
Piemēram, ogleklis.
-
Arī mani mati sastāv no oglekļa.
-
Patiesībā lielākā daļa manis sastāv no oglekļa atomiem.
-
Patiesībā lielākā daļa no visa dzīvā sastāv no oglekļa atomiem.
-
Tad ja mēs paņemam manu matu. Mans mats ir ogleklis.
-
Mans mats ir pamatā ogleklis.
-
Tad ja jūs paņemat šādi manu matu
-
-- mans mats nav dzeltens
-
bet tas labi kontrastē ar melno krāsu.
-
Mans mats ir melns. Bet ja es izdaru tā,
-
jūs to ekrānā nespēsiet ieraudzīt.
-
Bet ja jūs paņemat manu matu šeit, es jums paprasītu
-
cik oglekļa atomus plats ir mans mats?
-
Ja jūs skatāties mata platumu, nevis mata garumu,
-
mana mata platumu, un prasāt:
-
cik oglekļa atomu plats tas ir?
-
Jūs varat minēt, oh, Sals jau man teica, tas ir ļoti mazs,
-
varbūt tad tur ir tūkstotis oglekļa atomu,
-
vai desmit tūkstoši, vai simts tūkstoši,
-
un es teikšu - nē!
-
Tajā ir miljons oglekļa atomu.
-
Jūs varat savirknēt vienu miljonu oglekļa atomu
-
pa cilvēka mata diagonāli.
-
Un tas, protams, ir tikai vispārinājums,
-
to nebūs precīzi viens miljons,
-
bet tas jums dod izpratni pat to, cik viens atoms ir mazs.
-
Ziniet, izraujiet sev no galvas vienu matu
-
un iedomājieties ka uz tā saliekat miljons lietu
-
vienu pie otras pāri matam,
-
nevis mata garumam, bet mata platumam.
-
Mata platumu pat saskatīt ir grūti.
-
Un tur būs miljons oglekļa atomu
-
vienkārši tam pāri.
-
Tagad tas būtu diezgan skaidrs un un pašsaprotams
-
-- mēs to zinām
-
šis ir šis vismazākais oglekļa gabaliņš,
-
katra elementa vismazākais gabaliņš.
-
Bet vel interesantāk ir tas, kā
-
šie pamata gabaliņi ir saistīti viens ar otru.
-
Oglekļa atoms ir veidots no vel fundamentālākām daļiņām.
-
Zelta atoms ir veidots no vel fundamentālākām daļiņām.
-
Un faktiski viņi ir definēti pēc
-
šo fundamentālo daļiņu izkārtojuma.
-
Un ja jūs varat izmainīt
-
jūsu rīcībā esošo fundamentālo daļiņu skaitu.
-
Jūs varat izmainīt elementa īpašības,
-
kā tas reaģēs,
-
vai jūs pat spēsiet izmainīt pašu elementu.
-
Un lai jūs to labāk spētu saprast.
-
Parunāsim par šiem fundamentālajiem elementiem.
-
Tātad jums ir protons.
-
Un protons patiesībā ir tas, kas nosaka
-
-- protonu skaits atoma kodolā
-
un es par kodoliem runāšu pēc mirkļa --
-
tas ir tas, kas nosaka elementu.
-
Tātad tas ir tas, kas definē elementu.
-
Ja jūs paskatāties šeit uz periodisko tabulu,
-
tie patiesībā ir sakārtoti atomskaitļu secībā,
-
un atomskaitlis ir
-
burtiski tikai protonu skaits elementā.
-
Pēc definīcijas, ūdeņradim ir viens protons.
-
Hēlijam ir 2 protoni. Ogleklim ir 6 protoni.
-
Jums nevar būt ogleklis ar 7 protoniem.
-
Ja jums būtu, tas jau būtu slāpeklis,
-
Tas vairs nebūtu ogleklis.
-
Skābeklim ir 8 protoni.
-
ja jums kaut kā izdotos pievienot šeit vel vienu protonu,
-
tas vairs nebūtu skābeklis.
-
Tas būtu fluors. Tātad tas definē elementu.
-
Tas definē elementu.
-
Un atomskaitlis, protonu skaits,
-
protonu skaits -- un atcerieties,
-
tas ir skaitlis, kas ir uzrakstīts šeit augšā
-
katram elementam periodiskajā tabulā
-
-- protonu skaits
-
ir vienāds ar atomskaitli.
-
Ir vienāds ar atomskaitli.
-
Un viņi ir uzlikuši šo skaitli šeit augšā, jo tā ir
-
elementu definējošā īpašība.
-
Pārējās divas atoma sastāvdaļas ir
-
-- es domāju mēs tās varam tā saukt --
-
ir elektrons un neitrons.
-
Un jūs savās galvās varat sākt būvēt modeli
-
-- un šis modelis, ejot cauri ķīmijai mēs redzēsim,
-
tas kļūs arvien abstraktāks
-
un grūti konceptualizējams --
-
bet viens veids, kā to iedomāties ir
-
jums ir protoni un neitroni
-
kas atrodas atoma centrā.
-
Tie ir atoma kodols.
-
Piemēram, ogleklim, mēs zinām, ir 6 protoni.
-
Viens, divi, trīs, četri, pieci, seši.
-
Ogleklis 12, kas ir viena oglekļa versija,
-
arī saturēs 6 neitronus.
-
Jums var būt oglekļa versijas
-
kurām ir dažāds neitronu skaits.
-
Tātad neitroni var mainīties, elektroni var mainīties,
-
jums joprojām būs tas pats elements.
-
Protoni mainīties nevar.
-
Ja jūs samaināt protonus, jūs iegūstat citu elementu.
-
Es uzzīmēšu oglekļa 12 kodolu.
-
Viens, divi, trīs, četri, pieci, seši.
-
Lūk šis ir oglekļa 12 kodols.
-
Un dažreiz to apzīmēs šādi.
-
Un dažreiz tam faktiski tiks arī pierakstīts
-
arī protonu skaits.
-
Un iemesls, kāpēc mēs rakstam ogleklis 12
-
-- jūs zināt es saskaitīju 6 neitronus --
-
ir jo tā ir kopējā summa.
-
jūs to varat uztvert kā kopējo skaitli
-
-- no vienas puses uz to skatoties,
-
un mēs pieskarsimies niansēm nākotnē
-
-- ir ka tas ir kopējais
-
protonu un neitronu skaitlis kodolā.
-
Un šim ogleklim pēc noklusējuma atomskaitlis ir 6,
-
bet mēs to varam pierakstīt šeit
-
tikai kā atgādinājumu pašiem sev.
-
Tātad oglekļa atoma centrā mums ir šis kodols.
-
Un ogleklis 12 sastāvēs no 6 protoniem un 6 neitroniem.
-
Cita oglekļa versija, ogleklis 14, sastāvēs no
-
6 protoniem, bet tad tam būs 8 neitroni.
-
Tātad neitronu skaits var mainīties,
-
bet šis konkrētais ir ogleklis 12.
-
Un ogleklis 12 ir neitrāls --
-
un es pēc mirkļa pieskaršos arī šā vārda niansēm --
-
ja tas ir neitrāls, tam būs arī 6 elektroni.
-
Es tūliņ uzzīmēšu šos 6 elektronus.
-
Viens, divi, trīs, četri, pieci, seši.
-
Un vienā veidā -- un šis varbūt ir pirmais veids
-
kā domāt par sakarībām
-
starp elektroniem un kodolu --
-
iedomājieties elektronus
-
kas it kā kustās apkārt,
-
riņķo apkārt kodolam.
-
Vienā modelī jūs it kā varat
-
iedomāties tos griežamies apkārt kodolam,
-
bet tas nav gluži pareizi.
-
Tie negriežas apkārt kā planētas, teiksim,
-
griežas ap Sauli.
-
bet tas ir labs sākums.
-
Otrs veids ir iedomāties ka tās it kā lēkā apkārt kodolam
-
vai virpuļo apkārt kodolam.
-
Un tas ir tikai tāpēc
-
ka realitāte šajā līmenī kļūst ļoti savāda,
-
un mums faktiski ir jāpāriet uz kvantu fiziku
-
lai pilnībā izprastu elektronu darbību.
-
Bet pirmais iedomātais modelis jūsu galvās ir
-
ka atoma centrā, šā oglekļa 12 atoma,
-
jums ir kodols.
-
Tas jums ir tieši šeit.
-
Un šie elektroni lēkā apkārt kodolam.
-
Un iemesls, kāpēc šie elektroni
-
vienkārši neaizlido no kodola prom,
-
kāpēc tie ir it kā ar kodolu sasaistīti,
-
un veido atoma daļu,
-
ir tāpēc, ka protoniem piemīt pozitīvs lādiņš,
-
un elektroniem ir negatīvs lādiņš.
-
Un tās ir vienas šīm fundamentālo daļiņu īpašībām.
-
Kad jūs sākat par to domāt
-
kāds fundamentāli var vel būt lādiņš,
-
un tas sāk palikt samērā dziļi.
-
Bet viena lieta ko mēs zinām,
-
kad mēs runājam par elektromagnētiskajiem spēkiem,
-
ir ka pretēji lādiņi pievelkas.
-
Tāpēc labākais veids kā par to domāt ir:
-
protoni un elektroni,
-
tā kā tie ir pretēji lādēti,
-
tie viens pie otra pievelkas.
-
Neitroni ir neitrāli,
-
tāpēc tie praktiski tikai šeit sēž iekšā kodolā,
-
un viņi zināmā līmenī ietekmē īpašības,
-
dažu elementu noteiktos atomos.
-
Bet iemesls, kādēļ mums ir elektroni
-
kas vienkārši neaizlido prom
-
ir jo tie tiek pievilkti.
-
Tie tiek pievelkas kodolam.
-
Un tiem arī piemīt neiedomājami liels ātrums
-
-- to patiesībā pat ir grūti --
-
mēs atkal sākam pieskarties
-
vienai ļoti savādai fizikas daļai
-
līdzko mēs sākam runāt par
-
to, ko elektroni patiesībā dara
-
-- bet ar to jau pietiks --
-
Es domāju jūs varat teikt
-
ka tās lēkā apkārt tik daudz,
-
jo vienkārši nevēlas iekrist kodolā,
-
Es domāju tas būtu viens veids, kā par to domāt.
-
Un tā, es pieminēju šeit oglekli 12
-
ko apzīmē tā protonu skaits.
-
Skābeklis tiktu apzīmēts ar 8 protoniem.
-
Bet atkal, elektroni var mijiedarboties ar citiem elektroniem.
-
Tos var paņemt nost citi atomi.
-
Un tas principā veido
-
lielu daļu no izpratnes par ķīmiju.
-
Tā balstās uz to cik daudz elektronu ir atomam,
-
vai cik to ir konkrētam elementam.
-
Un kā šie elektroni ir konfigurēti,
-
un kā citu elementu elektroni ir konfigurēti,
-
vai varbūt par tā paša elementa citi atomi.
-
Mēs varam sākt paredzēt kā viena elementa atoms
-
reaģēs ar tā paša elementa citu atomu,
-
vai kā viena elementa atoms -- kā tas varētu reaģēt,
-
vai kā tas varētu savienoties, vai nesavienoties, vai pievilkties,
-
vai atgrūsties no cita elementa atoma.
-
Piemēram,
-
un mēs par to nākotnē iemācīsimies daudz vairāk,
-
vai ir iespējams citam atomam kādā vietā
-
noņemt elektronu ogleklim,
-
faktiski jebkura iemesla dēļ --
-
un mēs runājam par to, ka zināmu elementu zināmiem neitrāliem atomiem
-
ir lielāka tieksme pievilkt elektronus nekā citiem.
-
Tad viens, varbūt viens no tiem,
-
nočiepj elektronu no oglekļa,
-
un tad šimogleklis būs
-
mazāk elektronu nekā protonu,
-
mums būs 5 elektroni un 6 protoni.
-
Un tad mēs iegūsim pozitīvu kopējo lādiņu.
-
Tad šajā ogleklī 12, pirmajā versijā, ko uzzīmēju,
-
man bija 6 protoni un 6 neitroni, lādiņš dzēsās.
-
Ja es zaudēju vienu no elektroniem, man to paliek tik 5,
-
un tad man veidojas pozitīvs kopējais lādiņš.
-
Un mēs runāsim daudz vairāk
-
par to visu cauri visam ķīmijas atskaņošanas sarakstam,
-
bet ceram jūs jau esat ieguvuši pārliecību ka
-
ka vis šis jau paliek tiešām interesanti.
-
Mēs jau varam ķerties pie šīs pamat daļiņas
-
sauktu par atomu.
-
Un pat vel interesantāk ir ka
-
šīs fundamentālās pamat daļiņas sastāv no
-
vel fundamentālākām daļiņām.
-
Un visas šīs daļiņas var mainīt apkārt
-
lai izmainītu atoma īpašības,
-
vai pat lai pārveidotu viena elementa atomu
-
par cita elementa atomu.
