Verjetno vam je znano, da je vsa snov sestavljena iz atomov
in da je atom v resnici zelo, zelo, zelo, zelo droben delec.
Vsak atom ima jedro, sestavljeno iz vsaj enega pozitivno nabitega delca
po imenu proton.
In v večini primerov
še iz nekaj nevtralnih delcev, ki jih imenujemo nevtroni.
Jedro je obkroženo z negativno nabitimi delci po imenu elektroni.
Identiteto atoma določa zgolj število protonov v jedru.
Vodik je vodik, ker ima zgolj en proton,
ogljik je ogljik, ker jih ima šest,
zlato je zlato, ker jih ima 79,
in tako dalje.
Dovolite mi, da za trenutek zaidem s teme.
Kako vemo, kako so zgrajeni atomi?
Protonov, nevtronov in elektronov ne moremo videti.
Zato naredimo kopico poskusov
in razvijemo model za to, kar si predstavljamo, da je v atomu.
Potem naredimo še nekaj poskusov, da vidimo, če so skladni z modelom.
Če so, krasno.
Če niso, je morda čas za nov model.
Imeli smo veliko različnih modelov atoma,
od Demokrita leta 400 pr. n. št. dalje
in skoraj gotovo bomo imeli še veliko novih.
OK, nazaj na temo.
Jedra atomov so nagnjena k temu, da se držijo skupaj,
toda elektroni se lahko prosto gibljejo, zato jih kemiki obožujejo.
Če bi se lahko, bi se kar poročili z njimi.
Toda elektroni so čudni.
Obnašajo se bodisi kot delci, kakor majhne žogice,
ali kot valovanje, kot valovi na vodi, odvisno od eksperimenta, ki ga izvajamo.
Ena najbolj čudnih lastnosti elektronov je,
da zanje ne moremo natančno povedati, kje so.
Ne gre za to, da nimamo pripomočkov,
pač pa je ta negotovost del našega modela elektrona.
Torej, ne moremo s prsti pokazati nanje, v redu.
Lahko pa povemo, da je določena verjetnost,
da najdemo elektron v danem prostoru okrog jedra.
To pomeni, da lahko zastavimo sledeče vprašanje:
Če bi okrog jedra narisali tako obliko,
da bi lahko s 95 % gotovostjo našli dani elektron znotraj tega telesa –
kakšno bi bilo to telo?
Tu je nekaj teh oblik.
Kemiki jim pravijo orbitale in izgled vsake od njih
je med drugim odvisen od tega, koliko energije ima.
Več energije kot ima orbitala,
bolj je večina njene gostote oddaljena od jedra.
Mimogrede, zakaj smo si izbrali 95 % in ne 100 %?
To je še ena posebnost našega modela elektrona.
Na določeni razdalji stran od jedra začne verjetnost nahajanja elektrona padati
bolj ali manj eksponentno,
kar pomeni, da čeprav se ničli približuje, je nikoli ne bo zares dosegla.
Zato je v vsakem atomu neka majhna, a neničelna verjetnost,
da se za zelo, zelo kratek čas
eden od teh elektronov pojavi na drugem koncu znanega vesolja.
Večinoma pa se elektroni zadržujejo blizu svojega jedra
kot oblaki negativno nabite gostote, ki se sčasoma premika in preoblikuje.
S tem, kako elektroni enega atoma interagirajo z elektroni drugega atoma,
je določeno skoraj vse.
Atomi se lahko odrečejo svojim elektronom in jih predajo drugim atomom
ali si elektrone delijo med seboj.
Dinamika te socialne mreže je to, kar dela kemijo zanimivo.
Od navadnih kamnin do čudovite zapletenosti življenja,
je narava vsega, kar vidimo, slišimo, okušamo, vonjamo, tipamo in celo čutimo,
določena na nivoju atomov.