Stiţi deja că toate sunt făcute din atomi
şi că un atom
este o particulă extrem de mică.
Fiecare atom are un miez,
alcătuit din cel puţin
o particulă încărcată pozitiv
numită proton
şi în multe cazuri,
un număr de particule neutre numite neutroni.
Acel miez este înconjurat
de particule încarcate negativ numite electroni.
Identitatea unui atom este determinată
doar de numărul de protoni din nucleul său.
Hidrogenul este aşa pentru că are doar un proton,
carbonul pentru că are şase,
aurul pentru că are 79,
etc.
Îngăduiţi-mi o paranteză.
Cum ştim despre structura atomică?
Nu vedem protonii, neutronii sau electronii.
Şi atunci facem nişte experimente
şi dezvoltăm un model pentru ce credem că este acolo.
Apoi facem nişte experimente
şi vedem dacă ei se conformează modelului.
Dacă da, foarte bine.
Dacă nu, poate e timpul pentru alt model.
Am avut o mulţime de modele pentru atomi
de la Democrit din 400 e.n.
şi probabil
că vor mai fi şi altele.
Ok, am terminat paranteza.
Miexul atomilor tinde să stea unit,
dar electronii sunt liberi să se mişte
şi de aceea chimiştii iubesc electronii.
Dacă ar fi căsătoriţi cu ei,
poate că da.
Dar electronii sunt ciudaţi.
Ei par să se comporte fie ca particule,
ca mingi infime de baseball,
sau ca valuri, cele de apă,
depinde de experimentul pe care îl facem.
Unul dintre cele mai ciudate lucruri despre electroni
este că nu putem spune exact unde sunt.
Nu pentru că nu avem echipament,
ci pentru că această incertitudine
e parte a modelului electronului nostru.
Deci, nu-i putem localiza.
Dar putem spune că există probabilitatea
de a găsi un electron într-un anumit spaţiu
în jurul nucleului.
Şi asta înseamnă că ne punem întrebarea:
Dacă desenăm o formă în jurul nucleelor
ca şi cum am fi 95% siguri
că găsim un electron în acea formă,
cum ar arăta?
Iată câteva forme.
Chimiştii le numesc orbitali
şi felul în care arată fiecare
depinde, printre altele,
de câtă energie are.
Cu cât un orbital are mai multă energie,
cu atât e mai departe se situează
uajoritatea densității sale de nucleu.
Apropos, de ce am ales 95%
şi nu 100%?
Ăata este un alt capriciu
al modelului electronului nostru.
Peste o anumită distanţă de nucleu,
probabilitatea de a găsi un electron
începe să descrească
mai mult sau mai puţin exponenţial,
adică în timp ce se apropie de zero,
de fapt nu-l va atinge.
Pentru fiecare atom,
există o foarte mică probabilitate, non-zero,
pentru o foarte scurtă durată de timp,
ca unul din electronii săi
esă fie la celălalt capăt al universului.
Dar cei mai mulţi electroni stau aproape de nuclee
ca nori de sarcini negative
care se deplasează şi se mişcă în timpul.
Modul în care electronii unui atom
interacţionează cu electronii altuia
determină aproape totul.
Atomii pot ceda electronii,
cedându-i altor atomi,
sau pot avea electroni comuni.
Şi dinamicile acestei reţele sociale
fac chimia interesantă.
De la vechile roci,
până la minunata complexitate a vieţii,
natura a tot ceea ce vedem,
auzim,
gustăm,
mirosim,
atingem
şi chiar simţim
este determinată la nivel atomic.