-
Vi mennesker har visst i tusenvis av år,
-
Vi mennesker har visst i tusener av år, bare ved å se på våre omgivelser
-
som det er forskjellige stoffer.
-
at vi er omgitt at ulike substanser.
Alle disse forskjellige substansene har ulike egenskaper.
-
Ikke bare har de ulike egenskaper;
-
Ikke nok med at de har ulike egenskaper; noen kan reflektere lys på en bestemt måte, eller ikke reflektere lys.
-
Eller en bestemt farge, eller være har en viss temperatur;
-
De kan ha en bestemt farge, ha en bestemt temperatur; opptre som en væske, gas eller være i fast form.
-
Men vi også begynne å observere
-
Men vi observerer også hvordan de reagerer med hverandre under visse omstendigheter.
-
og her er bilder av noen av disse stoffene.
-
Og her er noen bilder av noen av disse substansene.
Her har vi karbon, og her er den i formen av grafitt.
-
Dette her er bly, og dette er gull.
-
og alle de som jeg har tegnet, at jeg har vist bilder av her,
-
Og disse bildene som jeg har tegnet, eller vist kommer fra denne hjemmesiden her.
-
Disse grunnstoffene er i fast form, men vi vet også...
-
Det ser ut som det er visse typer luft i den,
-
Det ser ut som det er visse typer luftpartikler i den
-
og avhengig av hvilken type partikler vi observerer
-
om det er karbon, oksygen eller nitrogen,
-
om det er karbon, oksygen eller nitrogen som ser ut til å ha ulike egenskaper.
-
Eller det er andre substanser som kan være væsker,
-
til og med disse kan bli væsker hvis vi øker temperaturen høyt nok.
-
Hvis du øker temperaturen høyt nok på gull eller bly,
-
kan du få en væske!
-
Eller hvis du brenner denne karbonbiten
-
kan du få den til en gassform
-
og du kan frigi den i atmosfæren
-
du kan bryte opp strukturen.
-
Så dette er ting som
-
menneskeheten har observert i tusenvis av år.
-
Men det fører til en naturlig spørsmål
-
som pleide å være et filosofisk spørsmål,
-
men som vi nå kan gi et bedre svar på,
-
og spørsmålet er: Hvis du fortsetter å bryte ned dette karbonet
-
til mindre og mindre biter,
-
finnes det en minste bit
-
en minste enhet av denne substansen
-
som fortsatt har egenskapene til karbon?
-
Og hvis du kunne bryte det ned enda mer,
-
ville det miste egenskapene til karbon?
-
Og svaret er: Ja, det er det.
-
Så for å få litt fagord på dette,
-
vi kaller disse ulike rene substansene
-
som har bestemte egenskaper ved bestemte temperaturer,
-
og reagerer på bestemte måter,
-
Vi kaller dem grunnstoffer, (eller elementer).
-
Karbon er et grunnstoff.
Bly er et grunnstoff.
Gull er et grunnstoff.
-
Du sier kanskje at vann er et grunnstoff,
-
og opp igjennom historien har mennesker referert til vann som et grunnstoff/element,
-
men nå vet vi at vann består av flere grunnleggende grunnstoffer.
-
Det består av oksygen og hydrogen,
-
Alle grunnstoffene våre er listet opp her
-
i periodesystemet.
-
C står for karbon.
-
Jeg går bare igjennom de som er
-
veldig relevante til menneskeheten,
-
men over tid vil du nok bli kjent med alle disse.
-
Dette er oksygen, dette er nitrogen og dette er silisium.
-
Dette er, Au er gull. Dette er bly.
-
Og den mest grunnleggende enheten av alle disse grunnstoffene er atomet.
-
Så hvis du fortsatte å grave og tok bort
-
mindre og mindre biter av dette,
-
Til slutt vil du ha et karbon atom.
-
Gjør det samme her,
-
og til slutt vil du ha et atom med gull.
-
Gjør det samme her,
-
til slutt vil du ha en bitteliten
-
-- i mangel på et bedre ord -- partikkel,
-
som du ville kalt et bly atom.
-
Og du vil ikke kunne bryte det ned mer
-
og fortsatt kalle det bly,
-
for det vil ikke ha egenskapene til bly lenger.
-
Og bare for å gi deg litt perspektiv
-
dette er virkelig noe jeg har problemer med å forestille meg
-
er at atomer er utrolig små.
-
Virkelig, utenkelige små.
-
Så for eksempel, karbon.
-
Håret mitt består også av karbon.
-
Mesteparten av kroppen min består faktisk av karbon.
-
Faktisk består mesteparten av alle levende ting av karbon.
-
Så hvis du tok håret mitt, håret mitt er karbon.
-
Håret mitt er hovedsakelig karbon.
-
Så hvis du tok håret mitt her
-
håret mitt er ikke gult
-
men det gir en god kontrast mot den sorte bakgrunnen.
-
Håret mitt er svart,
-
men hvis jeg tegnet det med svart ville du ikke kunne se det på skjermen.
-
Men hvis du tok håret mitt her, og jeg spurte deg:
-
Hvor mange karbonatomer bredt er håret mitt?
-
Så hvis du tok et tverrsnitt av håret mitt, ikke lengden,
-
men bredden av håret mitt, og sa:
-
Hvor mange karbonatomer bredt er det?
-
Så du gjetter kanskje: Å, Sal sa allerede at det er veldig smått,
-
så kanskje det er tusen karbonatomer der,
-
eller ti tusen eller hundre tusen,
-
og jeg ville sagt nei!
-
Det er en million karbonatomer.
-
Du kunne lagt en million karbonatomer
-
etter hverandre over bredden av et gjennomsnittlig menneskelig hårstrå.
-
Og det er selvsagt en tilnærming,
-
det er ikke nøyaktig en million,
-
men det gir deg et inntrykk av hvor lite et atom er.
-
Plukk et hår fra hodet ditt
-
og se for deg å legge en million ting etter hverandre
-
over håret,
-
ikke over lengden på håret, men bredden.
-
Det er vanskelig selv å se bredden til et hårstrå.
-
Og der er det en million karbonatomer
-
bare over bredden på det.
-
Nå ville det vært ganske kult i og for seg.
-
Vi vet at
-
det er en mest grunnleggende byggekloss av karbon,
-
en mest grunnleggende byggekloss av alle grunnstoffene.
-
Men det som er enda kulere er at selv disse grunnleggende byggeklossene
-
har forhold til hverandre.
-
Et karbonatom er laget av enda flere grunnleggende partikler.
-
Et gullatom består av enda flere grunnleggende partikler.
-
Og de defineres av hvordan
-
disse grunnleggende partiklene er arrangert.
-
Og hvis du forandret
-
nummeret av de grunnleggende partiklene du har,
-
ville du forandre egenskapene til det grunnstoffet,
-
hvordan det vil reagere,
-
du kunne til og med gjøre det om til et annet grunnstoff.
-
Og bare for å forstå dette litt bedre,
-
la oss snakke om de grunnleggende partiklene.
-
Så du har protonet.
-
Og protonet definerer faktisk
-
nummeret av protoner i kjernen til et atom
-
og jeg vil snakke om kjernen straks
-
er hva som definerer et grunnstoff.
-
Så dette er det som definerer et grunnstoff.
-
Når du ser på periodesystemet her,
-
de er faktisk organisert etter atomnummer,
-
og atomnummeret er
-
rett og slett bare hvor mange protoner det grunnstoffet har, i kjernen.
-
Så etter definisjon, hydrogen har ett proton.
-
Helium har to protoner. Karbon har seks protoner.
-
Du kan ikke ha karbon med sju protoner,
-
Hvis du hadde det ville det vært nitrogen.
-
Det ville ikke være karbon lenger.
-
Oksygen har åtte protoner.
-
Hvis du hadde lagt til et proton til der,
-
ville det ikke være oksygen lenger.
-
Det ville vært fluor.
Så det definerer grunnstoffet.
-
Det definerer grunnstoffet.
-
Og atomnummeret, mengden protoner,
-
mengden protoner -- og husk,
-
det er nummeret som er skrevet øverst her
-
for hvert eneste av disse grunnstoffene i periodesystemet
-
mengden protoner
-
er lik atomnummeret.
-
Er lik atomnummeret.
-
Så de satte nummeret opp der fordi det er
-
grunnstoffenes definerende karakteristikk.
-
De andre to bestanddelene av et atom
-
vi kan kalle det det
-
elektronet og nøytronet.
-
Og bildet du kan begynne å bygge i hodet ditt
-
og ettersom vi går gjennom kjemi vil vi se at dette bildet
-
vil bli litt mer abstrakt
-
og veldig vanskelig å se for seg
-
men en måte å tenke på det er
-
at du har protoner og nøytoner som er i
-
atomets kjerne.
-
De utgjør atomets kjerne.
-
Så for eksempel, karbon vet vi har seks protoner.
-
Så en, to, tre, fire, fem, seks.
-
Karbon 12, som er en versjon av karbon,
-
vil også ha seks nøytroner.
-
Du kan ha versjoner av karbon
-
som har forskjellige antall med nøytroner.
-
Så nøytronene kan variere, elektronene kan variere,
-
og du vil forsatt ha det samme grunnstoffet.
-
Protonene kan ikke variere.
-
Forandrer du antall protoner, får du et annet grunnstoff.
-
Så la meg tegne en karbon 12 kjerne.
-
Så en, to, tre, fire, fem, seks.
-
Så dette er kjernen til karbon 12.
-
Og noen ganger vil det skrives slik.
-
Og noen ganger skriver de
-
også antall protoner.
-
Og grunnen til at vi kaller det karbon 12
-
Du vet jeg telte seks nøytroner
-
er at det er summen
-
du kan se på det som summen av
-
en måte å tenke på det,
-
og vi vil gå nærmere inn på det senere
-
er at dette er summen av
-
antall protoner og nøytroner i kjernen.
-
Og dette karbonet per definisjon har atomnummer 6,
-
men vi kan skrive det igjen
-
her for å huske det.
-
Så i midten av et karbonatom har vi denne kjernen.
-
Og karbon 12 vil ha seks protoner og seks nøytoner.
-
En annen utgave av karbon, karbon 14, vil fortsatt ha
-
seks protoner, men den ville hatt åtte nøytroner.
-
Så antallet nøytroner kan variere,
-
men dette er karbon 12 her borte.
-
Og hvis karbon 12 er nøytralt
-
og jeg skal gå litt nærmere inn på dette ordet straks også
-
hvis det er nøytralt vil det også ha seks elektroner.
-
Så la meg tegne de seks elektronene.
-
En, to, tre, fire, fem, seks.
-
Og en måte -- og dette er kanskje den første måten å
-
tenke på forholdet
-
mellom elektronene og kjernen
-
er at du kan se for deg at elektronene
-
beveger seg rundt,
-
svirrer rundt denne kjernen.
-
En måte å tenke på det
-
er at de går i bane rundt kjernen,
-
men det stemmer ikke helt.
-
De går ikke i bane slik som en planet
-
går i bane rundt Solen.
-
Men det er et bra utgangspunkt.
-
En annen måte å se på det er at de hopper rundt kjernen
-
eller svirrer rundt kjernen.
-
Og det er fordi
-
verden blir veldig merkelig på et så smått nivå,
-
og vi må gå til kvantefysikk
-
for å virkelig forstå hva elektronene driver med.
-
Men først hvis du ser for deg
-
at i midten av dette atomet, av dette karbon 12 atomet,
-
er kjernen.
-
Kjernen er der.
-
Og disse elektronene hopper rundt kjernen.
-
Og grunnen til at elektronene
-
ikke bare går bort fra kjernen,
-
grunnen til at de er bundet til kjernen
-
og er en del av atomet,
-
protonene har en positiv ladning.
-
De har en positiv ladning, og elektroner har en negativ ladning.
-
Og det er en av egenskapene til disse grunnleggende partiklene.
-
Når du begynner å tenke på hva
-
en elektrisk ladning er, annet enn en merkelapp,
-
begynner det å bli ganske omfattende
-
Men en ting vi vet,
-
når vi snakker om elektromagnetisme,
-
er at ulike ladninger tiltrekker hverandre.
-
Så den beste måten å tenke på det er:
-
Protoner og elektroner
-
tiltrekker hverandre fordi
-
de har forskjellig ladning.
-
Nøytoner er nøytrale,
-
så de bare sitter der inni kjernen,
-
men de kan påvirke egenskapene,
-
til noen grunnstoff til en viss grad.
-
Men grunnen til at elektronene
-
ikke bare flyr sin vei
-
er fordi de er tiltrukket.
-
De er tiltrukket av kjernen.
-
De har også en utrolig høy hastighet
-
det er faktisk vanskelig for
-
vi begynner nok en gang å komme borti
-
en veldig merkelig del av fysikken
-
når vi begynner å snakke om
-
hva et elektron faktisk driver med
-
men det har nok
-
man kan si
-
at de hopper rundt nok
-
til at den ikke vil falle inn i kjernen.
-
Er vel en måte å tenke på det.
-
Også nevnte jeg, karbon 12 her er definert
-
av antall protoner.
-
Oksygen er definert av at den har åtte protoner.
-
Men nok en gang, elektroner kan reagere med andre elektroner.
-
De kan bli stjålet av andre atomer.
-
Og det former
-
en stor del av vår forståelse for kjemi.
-
Det er basert på hvor mange elektroner et atom har,
-
eller et bestemt grunnstoff har.
-
Og hvordan disse elektronene er konfigurert,
-
og hvordan elektronene til andre grunnstoffer er konfigurert,
-
eller kanskje andre atomer av det samme grunnstoffet.
-
Vi begynner å forutse hvordan et atom fra et grunnstoff
-
vil reagere med et annet atom fra det samme grunnstoffet,
-
eller et atom av et grunnstoff,
hvordan det vil reagere,
-
eller hvordan det kan bindes, eller ikke bindes, eller bli tiltrukket av,
-
eller frastøte et annet atom fra et annet grunnstoff.
-
Så et eksempel,
-
og vil skal lære mye mer om dette fremover, er:
-
Det er mulig for et annet atom et sted,
-
å ta et elektron fra et karbonatom.
-
Fordi, for en eller annen grunn
-
og vi skal snakke om hvordan noen nøytrale atomer fra bestemte grunnstoffer
-
har en større tiltrekning for elektroner enn andre.
-
Så en, kanskje en av disse,
-
tar vekk et elektron fra et karbonatom,
-
og da vil karbonatomet
-
ha færre elektroner enn protoner,
-
så da ender vi opp med fem elektroner og seks protoner.
-
Og da har vi en netto positiv ladning.
-
Så i dette karbon 12 atomet,
den første versjonen jeg lagde.
-
Jeg hadde jeg seks protoner og seks elektroner, ladningene gikk opp i opp.
-
Hvis jeg mister et elektron har jeg bare fem,
-
og da vil jeg ha en netto positiv ladning.
-
Og vi skal snakke mye mer om alt dette
-
gjennom spillelisten for kjemi,
-
men forhåpentligvis begynner du å sette pris på
-
hvor kult dette allerede begynner å bli.
-
Vi kan allerede komme til denne grunnleggende byggeklossen
-
vi kaller atomet.
-
Og det som er enda mer interessant er at denne grunnleggende
-
byggeklossen består av enda fler grunnleggende
-
byggeklosser.
-
Og disse klossene kan byttes ut
-
og forandre egenskapene til atomet,
-
eller gå fra et atom av et grunnstoff
-
til et atom av et annet grunnstoff.
