Return to Video

Елементи та атоми

  • 0:00 - 0:03
    Ми, люди, протягом тисячоліть,
  • 0:03 - 0:06
    просто спостерігаючи за
    навколишнім середовищем,
  • 0:06 - 0:07
    знали, що є різні речовини.
  • 0:07 - 0:10
    Це різні речовини... і вони
    можуть мати різні властивості.
  • 0:10 - 0:12
    І вони відрізняються
    не лише властивостями;
  • 0:12 - 0:15
    одні можуть певним чином відбивати світло
    чи не відбивати його взагалі,
  • 0:15 - 0:18
    мати певний колір чи певну температуру;
  • 0:18 - 0:20
    бути рідиною, газом чи твердою речовиною.
  • 0:20 - 0:22
    Але ми також почали спостерігати,
  • 0:22 - 0:25
    як вони взаємодіють один з
    одним за певних обставин.
  • 0:25 - 0:28
    Ось зображення деяких цих речовин.
  • 0:28 - 0:31
    Ось тут вуглець у формі графіту
  • 0:31 - 0:36
    Ось тут свинець, а це золото.
  • 0:36 - 0:39
    Усі зображення, які я показав тут,
  • 0:39 - 0:41
    узяті з цього сайту.
  • 0:41 - 0:45
    Усе це - їх тверда форма, але
    ми також знаємо, що ми...
  • 0:45 - 0:47
    Це схоже на наявність певних
    типів повітря в ньому,
  • 0:47 - 0:49
    певні типи частинок повітря,
  • 0:49 - 0:52
    і залежно від того, на який тип
    частинок повітря ви дивитеся -
  • 0:52 - 0:56
    хай то вуглець, кисень чи нітроген,
  • 0:56 - 0:58
    вони мають різні властивості.
  • 0:58 - 0:59
    Також існують речовини,
    які можуть бути рідиною,
  • 0:59 - 1:02
    чи при нагріванні до достатньої температури перетворюються на рідину.
  • 1:02 - 1:05
    Якщо ви нагрієте золото чи
    свинець до певної температури,
  • 1:05 - 1:07
    ви отримаєте рідину.
  • 1:07 - 1:10
    Чи, наприклад, якщо ви
    спалите цей вуглець,
  • 1:10 - 1:12
    ви отримаєте його
    в газоподібному стані,
  • 1:12 - 1:13
    ви можете випустити
    його в атмосферу,
  • 1:13 - 1:15
    ви зруйнуєте його структуру.
  • 1:15 - 1:17
    Тобто це речі, які ми деякою мірою...
  • 1:17 - 1:21
    які людство спостерігало протягом тисячоліть.
  • 1:21 - 1:22
    Але це призводить
    до логічного питання,
  • 1:22 - 1:24
    яке по суті є філософським,
  • 1:24 - 1:26
    але зараз ми можемо відповісти
    на нього більш докладно,
  • 1:26 - 1:31
    а питання таке: якщо ви
    продовжите розбивати вуглець
  • 1:31 - 1:34
    на менші і менші частини.
  • 1:34 - 1:36
    Чи буде ця маленька частинка,
  • 1:36 - 1:40
    найменша частинка цієї речовини,
  • 1:40 - 1:43
    чи все ще матиме
    вона властивості вуглецю?
  • 1:43 - 1:45
    І якщо ви якимось чином
    розбиватимете вуглець далі,
  • 1:45 - 1:48
    чи втрачатимуть ці маленькі
    частинки свої властивості?
  • 1:48 - 1:50
    І відповідь: так.
  • 1:50 - 1:52
    І зараз перейдемо до
    нашої термінології.
  • 1:52 - 1:56
    Ці різні речовини,
    ці чисті речовини,
  • 1:56 - 1:59
    які мають певні властивості
    за певної температури
  • 1:59 - 2:01
    і реагують певним чином,
  • 2:01 - 2:05
    ми називаємо елементами.
  • 2:05 - 2:09
    Вуглець - це елемент. Свинець - це елемент.
    Золото - це елемент.
  • 2:09 - 2:11
    Ви, мабуть, скажете, що
    вода - це теж елемент.
  • 2:11 - 2:15
    І раніше людство відносило
    воду до елементів.
  • 2:15 - 2:18
    Але тепер ми знаємо, що вода складається
    зі ще простіших елементів.
  • 2:18 - 2:21
    Вона складається з кисню і водню.
  • 2:21 - 2:25
    І всі наші елементи зібрані тут
  • 2:25 - 2:28
    у періодичній таблиці елементів.
  • 2:28 - 2:29
    С значить вуглець.
  • 2:29 - 2:31
    Я розповім про
    найбільш важливі для
  • 2:31 - 2:32
    людства елементи,
  • 2:32 - 2:36
    але надалі ви, напевно, ознайомитеся
    з усіма цими елементами.
  • 2:36 - 2:39
    Це кисень. Це нітроген. Це кремній.
  • 2:39 - 2:43
    Au - це золото. Це свинець.
  • 2:43 - 2:53
    І найменша частина цих елементів - атом.
  • 2:53 - 2:55
    Отже, якщо ви продовжите
  • 2:55 - 2:57
    подрібнювати цю речовину
    на менші і менші частинки
  • 2:57 - 2:59
    Можливо, ви отримаєте атом вуглецю.
  • 2:59 - 3:01
    Якщо зробите те саме тут,
  • 3:01 - 3:03
    можливо, ви отримаєте атом золота.
  • 3:03 - 3:04
    Якщо ви зробили
    те саме зі свинцем,
  • 3:04 - 3:06
    можливо, ви отримаєте малу
  • 3:06 - 3:08
    не маю кращого слова, - частинку,
  • 3:08 - 3:09
    яку можна назвати
    атомом свинцю.
  • 3:09 - 3:12
    І якщо ви вже не зможете
    розщепити його далі,
  • 3:12 - 3:14
    це все ще буде свинець,
  • 3:14 - 3:17
    і він усе ще матиме властивості свинцю.
  • 3:17 - 3:19
    І це дасть вам розуміння того,
  • 3:19 - 3:21
    це те, що важко уявити,
  • 3:21 - 3:24
    що атоми неймовірно малі.
  • 3:24 - 3:26
    Дійсно, важко уявити,
    наскільки вони малі.
  • 3:26 - 3:28
    Отже, наприклад, вуглець.
  • 3:28 - 3:30
    Моє волосся теж складається з вуглецю.
  • 3:30 - 3:32
    Фактично, більша частина
    мене складається з вуглецю.
  • 3:32 - 3:36
    Більшість живих організмів
    складається з вуглецю.
  • 3:36 - 3:41
    Тобто, якщо ви подивитеся на моє
    волосся. Воно - це вуглець.
  • 3:41 - 3:42
    Моє волосся здебільшого
    складається з вуглецю.
  • 3:42 - 3:44
    Отже, якщо ви візьмете моє волосся
  • 3:44 - 3:46
    моє волосся не жовте,
  • 3:46 - 3:47
    але воно дуже
    контрастує з чорним.
  • 3:47 - 3:48
    Моє волосся - чорне.
    Але тоді б ви
  • 3:48 - 3:50
    не змогли побачити його на екрані.
  • 3:50 - 3:52
    Але якщо ви візьмете моє
    волосся, я можу запитати,
  • 3:52 - 3:55
    у скільки атомів вуглецю
    воно завширшки?
  • 3:55 - 3:58
    Якщо ви візьмете переріз
    моєї волосини, не довжину,
  • 3:58 - 4:00
    а ширину моєї волосини, і скажете:
  • 4:00 - 4:03
    у скільки атомів вуглецю вона завширшки?
  • 4:03 - 4:07
    І ви можете відповісти: «О, Сал вже сказав
    мені, атом дуже маленький, тож
  • 4:07 - 4:09
    мабуть, там тисяча атомів вуглецю,
  • 4:09 - 4:10
    чи десять тисяч,
    чи сотня тисяч».
  • 4:10 - 4:12
    і я скажу: «Ні!»
  • 4:12 - 4:14
    Тут один мільйон атомів вуглецю.
  • 4:14 - 4:17
    Ви можете розтягнути один
    мільйон атомів вуглецю у струну,
  • 4:17 - 4:21
    яка дорівнюватиме
    ширині людської волосини.
  • 4:21 - 4:23
    І це, очевидно, наближення,
  • 4:23 - 4:24
    адже їх не рівно один мільйон,
  • 4:24 - 4:27
    тож ви можете уявити,
    наскільки малим є атом.
  • 4:27 - 4:28
    Знаєте, якщо ви видернете
    волосину зі своєї голови,
  • 4:28 - 4:31
    і просто уявите, що можна
    поставити мільйон речей
  • 4:31 - 4:35
    один до одного в ширину однієї волосини.
  • 4:35 - 4:38
    не в довжину, а в ширину волосини.
  • 4:38 - 4:39
    Нам навіть важко побачити
    ширину волосини,
  • 4:39 - 4:42
    а там будуть мільйон
    атомів вуглецю.
  • 4:42 - 4:43
    Просто погодьтеся.
  • 4:43 - 4:48
    По суті, це дійсно захоплива справа.
  • 4:48 - 4:49
    Ми знаємо,
  • 4:49 - 4:51
    що є основний будівельний блок вуглецю,
  • 4:51 - 4:54
    це основна «цеглинка», з безлічі яких
    складається будь-який елемент.
  • 4:54 - 4:56
    А що ще навіть цікавіше, що
  • 4:56 - 4:59
    ці основні будівельні блоки,
    пов'язані між собою.
  • 4:59 - 5:03
    Атом вуглецю складається
    навіть з ще менших частинок.
  • 5:03 - 5:07
    Атом золота теж складається з навіть більш фундементальних частинок.
  • 5:07 - 5:10
    Фактично, вони розрізняються за
  • 5:10 - 5:13
    розміщенням цих фундаментальних частинок.
  • 5:13 - 5:14
    І якщо ви зміните
  • 5:14 - 5:16
    кількість фундаментальних
    частинок, які маєте,
  • 5:16 - 5:18
    ви зможете змінити властивості елементу,
  • 5:18 - 5:19
    те, як вони
    будуть реагувати,
  • 5:19 - 5:23
    або ви зможете змінити
    навіть сам елемент.
  • 5:23 - 5:25
    І щоб просто краще це зрозуміти,
  • 5:25 - 5:28
    давайте поговоримо про
    ці фундаментальні частинки.
  • 5:28 - 5:33
    Отже, у вас є протони.
  • 5:33 - 5:36
    Їх кількість фактично визначає
  • 5:36 - 5:38
    кількість протонів у ядрах атома,
  • 5:38 - 5:40
    я буду говорити про ядра за мить
  • 5:40 - 5:43
    це те, що визначає елемент.
  • 5:43 - 5:45
    Отже, це те, що визначає елемент.
  • 5:45 - 5:47
    Якщо ви подивитеся в
    періодичну таблицю ось тут,
  • 5:47 - 5:50
    вони написані за порядком
    зростання атомного номера
  • 5:50 - 5:52
    і атомний номер - це
  • 5:52 - 5:55
    буквально це кількість
    протонів в елементі.
  • 5:55 - 5:59
    Тобто, за визначенням,
    водень має один протон.
  • 5:59 - 6:03
    Гелій має два протони.
    Вуглець має шість протонів.
  • 6:03 - 6:05
    Не може бути вуглецю із сімома протонами.
  • 6:05 - 6:07
    Якщо це так, то буде вже нітроген,
  • 6:07 - 6:09
    а не вуглець.
  • 6:09 - 6:11
    Кисень має вісім протонів.
  • 6:11 - 6:13
    Якщо ви яким-небудь чином
    додасте ще один протон,
  • 6:13 - 6:14
    це вже не буде кисень.
  • 6:14 - 6:18
    Це буде фтор. Тобто кількість
    протонів у ядрі визначає елемент.
  • 6:18 - 6:20
    Це визначає елемент.
  • 6:20 - 6:23
    І атомний номер, тобто кількість протонів,
  • 6:23 - 6:25
    кількість протонів - пам'ятайте,
  • 6:25 - 6:28
    це номер, що пишеться ось тут
  • 6:28 - 6:30
    для кожного з елементів
    у періодичній таблиці.
  • 6:30 - 6:32
    Кількість протонів
  • 6:32 - 6:34
    дорівнює атомному номеру.
  • 6:34 - 6:37
    Вона дорівнює атомному номеру.
  • 6:37 - 6:39
    Цей номер ставиться тут, тому що він -
  • 6:39 - 6:42
    це визначальна характеристика елементу.
  • 6:42 - 6:46
    Інші два компоненти атома -
  • 6:46 - 6:48
    я думаю, ми можемо
    їх так називати, -
  • 6:48 - 6:55
    це електон і нейтрон.
  • 6:55 - 6:58
    І модель, яку ви можете починати
    будувати у своїй голові,
  • 6:58 - 7:00
    Ця модель.. Якщо ми заглибимося
    в хімію, ми побачимо, що
  • 7:00 - 7:03
    вона стане більш абстрактною,
  • 7:03 - 7:05
    і її буде дійсно важко усвідомити.
  • 7:05 - 7:07
    Але можна уявити це так:
  • 7:07 - 7:08
    ви маєте протони і нейтрони,
  • 7:08 - 7:10
    які є центром атома.
  • 7:10 - 7:12
    Це ядро атома.
  • 7:12 - 7:15
    Так, наприклад, вуглець
    має шість протонів.
  • 7:15 - 7:19
    Тобто один, два, три,
    чотири, п'ять, шість.
  • 7:19 - 7:22
    Вуглець-12, що є різновидом вуглецю,
  • 7:22 - 7:24
    також матиме шість нейтронів.
  • 7:24 - 7:26
    Ви можете мати
    різновиди вуглецю,
  • 7:26 - 7:28
    що мають різну кількість нейтронів.
  • 7:28 - 7:30
    Тобто кількість нейтронів може змінюватися,
    і кількість електронів - теж,
  • 7:30 - 7:32
    але у вас усе рівно залишатиметься
    той самий елемент.
  • 7:32 - 7:33
    Кількість протонів
    змінитися не може.
  • 7:33 - 7:36
    Якщо ви їх зміните, то
    отримаєте інший елемент.
  • 7:36 - 7:39
    Я тут намалюю ядро вуглецю-12.
  • 7:39 - 7:43
    Отже, один, два, три,
    чотири, п'ять, шість.
  • 7:43 - 7:46
    Отже, ось тут ядро вуглецю-12.
  • 7:46 - 7:48
    Й іноді це записується таким способом.
  • 7:48 - 7:51
    Іноді просто записують
  • 7:51 - 7:53
    кількість протонів.
  • 7:54 - 7:56
    І причина, через яку ми
    записуємо його вуглецем-12.
  • 7:56 - 7:59
    як ви помітили, я
    нарахував шість нейтронів,
  • 7:59 - 8:00
    це загалом
  • 8:00 - 8:04
    ви можете це побачити
    у загальному номері
  • 8:04 - 8:05
    один зі способів
    це побачити,
  • 8:05 - 8:06
    далі ми роздивимося це детальніше -
  • 8:06 - 8:08
    це загальне число
  • 8:08 - 8:12
    протонів і нейтронів усередині ядра.
  • 8:12 - 8:15
    І цей вуглець, за визначенням,
    має атомний номер 6,
  • 8:15 - 8:17
    але ми можемо
    переписати це тут
  • 8:17 - 8:19
    так, щоб потім ми могли згадати.
  • 8:19 - 8:21
    Отже, у центрі атома вуглецю
    знаходиться таке ядро.
  • 8:21 - 8:25
    Вуглець-12 буде мати
    6 протонів і 6 нейтронів.
  • 8:25 - 8:27
    Інший різновид вуглецю -
    вуглець-14, також
  • 8:27 - 8:31
    матиме 6 протонів, але
    буде мати 8 нейтронів.
  • 8:31 - 8:32
    Тобто кількість нейтронів
    може змінюватися,
  • 8:32 - 8:35
    але ось тут вуглець-12.
  • 8:35 - 8:37
    І якщо вуглець-12 - нейтральний,
  • 8:37 - 8:41
    я поясню це слово за мить,
  • 8:41 - 8:43
    якщо він нейтральний, він теж
    матиме тільки 6 електронів.
  • 8:43 - 8:45
    Я намалюю ці 6 електронів.
  • 8:45 - 8:49
    Один, два, три, чотири, п'ять, шість.
  • 8:49 - 8:52
    І один із способів - і це, мабуть,
    найбільш простий спосіб
  • 8:52 - 8:55
    усвідомлення взаємодії
  • 8:55 - 8:57
    між електронами і ядрами -
  • 8:57 - 8:59
    уявити, що електрони
  • 8:59 - 9:01
    рухаються навколо ядра,
  • 9:01 - 9:03
    носяться навколо нього.
  • 9:03 - 9:05
    Модель, яку ви також можете уявити,
  • 9:05 - 9:07
    це те, що вони обертаються навколо ядра,
  • 9:07 - 9:08
    але це не зовсім правильно.
  • 9:08 - 9:10
    Вони не обертаються так, як планети,
  • 9:10 - 9:12
    планети навколо Сонця.
  • 9:12 - 9:14
    Але це добра відправна точка.
  • 9:14 - 9:16
    Інший спосіб - уявити, що
    вони стрибають навколо ядра
  • 9:16 - 9:19
    чи рояться навколо нього.
  • 9:19 - 9:20
    І це тому що
  • 9:20 - 9:22
    реальність на цьому рівні
    стає трохи дивною,
  • 9:22 - 9:24
    і ми, фактично, маємо
    звернутися до квантової фізики,
  • 9:24 - 9:26
    щоб зрозуміти, що саме робить електрон.
  • 9:26 - 9:29
    Але першою уявною моделлю
    у вашій голові має бути те, що
  • 9:29 - 9:32
    в центрі цього атома, атома вуглецю-12,
  • 9:32 - 9:34
    є це ядро.
  • 9:34 - 9:37
    Ось це ядро.
  • 9:37 - 9:41
    І ці електрони рухаються
    навколо цього ядра.
  • 9:41 - 9:43
    І причина, чому ці електрони
  • 9:43 - 9:45
    не відлітають від цього ядра,
  • 9:45 - 9:47
    чому їх рух обмежується цим ядром,
  • 9:47 - 9:49
    і вони є частиною цього атома,
  • 9:49 - 9:55
    полягає в тому, що протони
    мають додатній заряд,
  • 9:55 - 9:58
    а електрони мають від'ємний заряд.
  • 9:58 - 10:02
    І це одна з властивостей цих
    фундаментальних частинок.
  • 10:02 - 10:04
    Якщо ви починаєте
    думати про
  • 10:04 - 10:05
    те, чим саме є заряд,
  • 10:05 - 10:07
    це виявляється достатньо
    глибоким питанням.
  • 10:07 - 10:08
    Але те, що ми знаємо,
  • 10:08 - 10:11
    коли ми говоримо про електромагнітну силу,
  • 10:11 - 10:13
    те, що протилежні заряди притягуються.
  • 10:13 - 10:15
    Це найкращий спосіб зрозуміти:
  • 10:15 - 10:17
    протони і електрони,
  • 10:17 - 10:18
    маючи різні заряди,
  • 10:18 - 10:20
    притягують одне одного.
  • 10:20 - 10:21
    Нейтрони - нейтральні,
  • 10:21 - 10:25
    тому вони просто
    знаходяться всередині ядра
  • 10:25 - 10:29
    і на певному рівні
    впливають на властивості
  • 10:29 - 10:33
    атомів певних елементів.
  • 10:33 - 10:35
    Але причина, чому електрони
  • 10:35 - 10:37
    не розлітаються в різні
    сторони, полягає в
  • 10:37 - 10:39
    тому, що вони притягуються.
  • 10:39 - 10:42
    Вони притягуються до ядра.
  • 10:42 - 10:45
    І вони мають надзвичайну швидкість.
  • 10:45 - 10:47
    Це дуже складно -
  • 10:47 - 10:48
    ми знову маємо справу
  • 10:48 - 10:52
    з дивним розділом фізики.
  • 10:52 - 10:53
    Ми починаємо говорити про те,
  • 10:53 - 10:54
    що, фактично, робить електрон,
  • 10:54 - 10:56
    але він має достатньо,
  • 10:56 - 10:57
    Я думаю, що можу сказати
  • 10:57 - 10:58
    що він так стрибає навколо ядра,
  • 10:58 - 11:01
    що не може просто упасти в нього,
  • 11:01 - 11:03
    Я думаю, це один з варіантів
    розуміння цієї теми.
  • 11:03 - 11:08
    Отже, я згадав тут вуглець-12,
  • 11:08 - 11:10
    визначений кількістю протонів.
  • 11:10 - 11:12
    Кисень можна визначити за 8 протонами.
  • 11:12 - 11:16
    Але знову-таки, електрони можуть
    взаємодіяти з іншими електронами.
  • 11:16 - 11:19
    Їх можуть забирати інші атоми.
  • 11:19 - 11:21
    І це, власне, формує
  • 11:21 - 11:23
    більшу частину нашого уявлення про хімію.
  • 11:23 - 11:26
    Це базується на тому, скільки
    саме електронів має атом,
  • 11:26 - 11:28
    чи певний елемент.
  • 11:28 - 11:29
    І як ці електрони розташовані,
  • 11:29 - 11:34
    і як розташовані інші елементи,
  • 11:34 - 11:37
    чи, може, інші атоми
    одного й того ж елементу.
  • 11:37 - 11:41
    Ми можемо передбачити,
    як атом одного елементу
  • 11:41 - 11:43
    може взаємодіяти з іншим
    атомом цього самого елементу,
  • 11:43 - 11:47
    чи атомом іншого елементу -
    як вони можуть реагувати
  • 11:47 - 11:50
    чи як він може з'єднуватися чи не
    з'єднуватися, притягатися чи
  • 11:50 - 11:52
    відштовхуватися атомом іншого елементу.
  • 11:52 - 11:53
    Так, наприклад,
  • 11:53 - 11:56
    і ми будемо вчити про це далі,
  • 11:56 - 12:00
    атом іншого елементу може забрати
  • 12:00 - 12:03
    електрон вуглецю,
  • 12:03 - 12:06
    з будь-якої причини --
  • 12:06 - 12:10
    пізніше ми поговоримо про певні
    нейтральні атоми певних елементів,
  • 12:10 - 12:14
    які можуть більше притягувати
    електрони інших елементів.
  • 12:14 - 12:15
    Отже, можливо, один з них
  • 12:15 - 12:17
    забере електрон у вуглецю,
  • 12:17 - 12:19
    і потім цей вуглець буде мати
  • 12:19 - 12:22
    менше електронів, ніж протонів,
  • 12:22 - 12:25
    і потім ми матимемо 5
    електронів і 6 протонів.
  • 12:25 - 12:28
    Такий вуглець мав би додатній заряд.
  • 12:28 - 12:30
    Тобто в цьому різновиді вуглецю-12,
    приклад якого я навів спочатку,
  • 12:30 - 12:34
    маємо 6 протонів і 6 електронів, і вони
    нейтралізували заряди одне одного.
  • 12:34 - 12:37
    Якщо втратити електрон,
    їх залишиться тільки 5,
  • 12:37 - 12:39
    і ми матимемо додатній заряд.
  • 12:39 - 12:41
    І ми будемо далі говорити про це
  • 12:41 - 12:43
    в рамках нашого курсу,
  • 12:43 - 12:44
    але, сподіваюся, ви
    маєте розуміння того, що
  • 12:44 - 12:46
    це починає ставати дійсно «крутим».
  • 12:46 - 12:52
    Ми можемо заглибитися в поняття цих
    фундаментальних «цеглинок», що
  • 12:52 - 12:53
    називаються атомами.
  • 12:53 - 12:55
    І що ще цікавіше -
  • 12:55 - 12:57
    ця фундаментальна «цеглинка» -
  • 12:57 - 12:59
    частина це більш
    фундаментальної «цеглинки».
  • 12:59 - 13:01
    І ці речі можуть також змінюватися
  • 13:01 - 13:03
    і змінювати властивості атома,
  • 13:03 - 13:07
    чи навіть переходити від атома
    одного елементу до атома
  • 13:07 - 13:09
    іншого елементу.
Title:
Елементи та атоми
Description:

Як елементи пов'язані з атомами. Основи знань про те, як протони, електрони і нейтрони створюють атом.
more » « less
Video Language:
English
Duration:
13:09

Ukrainian subtitles

Revisions

Our website uses cookies for analysis purposes.