אתם כנראה יודעים שכל החומר עשוי מאטומים
ושאטומים
הם חלקיקים ממש, ממש, ממש, ממש זעירים.
לכל אטום יש חלק מרכזי
שעשוי מלפחות
חלקיק אחד טעון חיובי
שנקרא פרוטון,
וברוב המקרים,
מספר כלשהו של חלקיקים עם מטען ניטרלי שנקראים ניוטרונים.
הגלעין הזה מוקף
בחלקיקים טעונים שלילית שנקראים אלקטרונים.
הזהות של האטום נקבעת
רק לפי מספר הפרוטונים בגלעין שלו.
מימן הוא מימן מפני שיש לו רק פרוטון אחד,
פחמן הוא פחמן מפני שיש לו שישה,
זהב הוא זהב מפני שיש לו 79,
וכך הלאה.
תנו לי לסטות לרגע מהנושא.
איך אנחנו יודעים מהו מבנה האטום?
אנחנו לא יכולים לראות פרוטונים, ניוטרונים או אלקטרונים.
אז אנחנו עושים כמה ניסויים
ומפתחים מודל למה שאנחנו חושבים שיש שם.
אז אנחנו עושים עוד ניסויים
ורואים אם הם מתאימים למודל.
אם הם מתאימים, מעולה.
אם לא, זה אולי זמן טוב לפתח מודל חדש.
היו לנו הרבה מודלים שונים של האטום
מאז דמוקריטוס ב 400 לפני הספירה,
ורוב הסיכויים שיהיו
עוד הרבה שיגיעו.
אוקיי, נחזור לנושא.
גלעיני האטומים נוטים להיצמד,
אבל אלקטרונים חופשיים לנוע,
ולכן כימאים אוהבים אלקטרונים.
אם היינו יכולים להתחתן איתם,
כנראה היינו עושים את זה.
אבל אלקטרונים הם מוזרים.
נראה שהם מתנהגים או כחלקיקים,
כמו כדורים זעירים,
או כמו גלים במים,
תלוי בניסוי שאנחנו עורכים.
אחד הדברים הכי מוזרים בנוגע לאלקטרונים
הוא שאנחנו לא יכולים להגיד בדיוק איפה הם.
זה לא שאין לנו את המכשור,
אלא שחוסר הוודאות
הוא חלק מהמודל של האלקטרון.
אז אנחנו לא יכולים למקם אותם, בסדר.
אבל אנחנו יכולים להגיד שיש סבירות מסויימת
למצוא אלקטרון באיזור נתון
סביב הגלעין.
וזה אומר שאנחנו יכולים לשאול את השאלה הבאה:
אם היינו מציירים צורה סביב הגלעין
כך שהיינו בטוחים ב95%
שנמצא אלקטרון נתון בתוך הצורה,
איך היא היתה נראית?
הנה כמה מהצורות.
הכימאים קוראים להן אורביטלים,
ואיך כל אחד מהם נראה
תלוי, בין השאר,
בכמה אנרגיה יש לו.
ככל שיש לאורביטל יותר אנרגיה,
הצפיפות שלו רחוקה יותר
מהגלעין.
דרך אגב, למה בחרנו ב 95%
ולא 100%?
ובכן, זו תופעה מוזרה נוספת
של מודל האלקטרון שלנו.
מעבר למרחק מסויים מהגלעין,
ההסתברות של מציאת אלקטרון
מתחילה לקטון
פחות או יותר אקספוננציאלית,
מה שאומר שבעוד היא מתקרבת לאפס,
היא לעולם לא תגיע לאפס.
אז בכל אטום,
יש הסתברות קטנה, אבל לא אפסית,
שלתקופה ממש ממש קצרה,
אחד האלקטרונים
הוא בקצה האחר של היקום הידוע.
אבל לרוב, האלקטרונים נשארים קרוב לגלעין שלהם
כעננים של דחיסות טעונה שלילית
שנעים וזזים עם הזמן.
איך אלקטרונים מאטום אחד
פועלים עם אלקטרונים מאטום אחר
קובע כמעט הכל.
אטומים יכולים לוותר על האלקטרונים שלהם,
לתת אותם לאטומים אחרים,
או שהם יכולים לחלוק אלקטרונים.
והדינמיקה של הרשת החברתית הזו
היא שעושה את הכימיה למעניינת.
מאבנים פשוטות
ליופי המורכב של החיים,
הטבע של כל מה שאנחנו רואים,
שומעים,
טועמים,
מריחים,
נוגעים,
ואפילו מרגישים
נקבע ברמה האטומית.