00:00:00
Dzień dobry. Wiecie, że jak zmieszacie
00:00:01
ze sobą litr spirytusu i litr wody, to
00:00:03
nie dostaniecie w efekcie dwóch litrów
00:00:05
cieczy, tylko litr i 940 ml. Czasami
00:00:10
przy mieszaniu płynów, mieszaniu cieczy
00:00:12
dochodzi do tak zwanej kontrakcji
00:00:13
objętości. To jest właśnie jej przykład
00:00:15
chyba najbardziej znany. Wynika on z
00:00:18
tego, że pomiędzy cząsteczkami wody a
00:00:20
cząsteczkami alkoholu dochodzi do
00:00:22
tworzenia wiązań wodorowych, które
00:00:23
przyciągają cząsteczki bliżej siebie.
00:00:26
Fenomen ten opisał i wyjaśnił w swoim
00:00:28
doktoracie pewien, o ironio, rosyjski
00:00:31
uczony, dla którego było to być może
00:00:33
drugie najważniejsze naukowe osiągnięcie
00:00:35
w życiu. Mowa oczywiście o Dim Triu
00:00:37
Mendelejewie, najmłodszym z 17orga
00:00:39
dzieci dyrektora gimnazjum i
00:00:41
właścicielki huty szkła. Co może przebić
00:00:44
swoją doniosłością badania nad
00:00:47
alkoholowymi roztworami?
00:00:49
No cóż, mogliście gdzieś słyszeć, że
00:00:51
Mendele był odpowiedzialny za stworzenie
00:00:53
najważniejszej chemicznej tabeli. Bez
00:00:56
dwóch zdań. Tabeli, która bardzo długo
00:00:57
nie przypominała tej, którą pokazywano
00:00:59
wam na lekcjach. Tabeli, która osobom
00:01:03
umiejącym z niej korzystać pozwoli
00:01:04
wydedukować bardzo dużo cech materii. I
00:01:09
tym filmem chciałem was w taką wiedzę
00:01:11
wyposażyć i wreszcie tabeli, którą
00:01:13
znacie jako układ okresowy pierwiastków.
00:01:16
Ale zanim przejdziemy do tej opatrzonej
00:01:18
jego reprezentacji, odrobina historii i
00:01:21
zasłużone, moim zdaniem wspomnienie o
00:01:23
kilku osobach, którym trzeba oddać ich
00:01:26
wkład w powstanie tegoż układu
00:01:28
okresowego. Na początek cofnijmy się o
00:01:30
jakieś 2,5 albo nie 25 tys. Bo ta
00:01:34
historia to
00:01:36
złoto, skoro zaś o złocie
00:01:40
mowa. Sponsorem tego odcinka jest Gold
00:01:43
Saver, sklep będący częścią działającego
00:01:45
w Polsce od półtorej dekady dystrybutora
00:01:48
Golden Mark. Goldsaver umożliwia
00:01:50
kupowanie złota po kawałku, a gdy już na
00:01:53
swoim koncie uzbieracie jedną uncję
00:01:55
cennego kruszcu, będziecie mogli odebrać
00:01:58
swoją fizyczną sztabkę albo osobiście,
00:02:01
albo ubezpieczoną paczką. I dzięki temu,
00:02:03
dzięki takiemu podejściu nie tylko
00:02:05
uśrednia się w czasie ceny złota, ale
00:02:07
można inwestować, czy może raczej
00:02:10
oszczędzać już niewielkie kwoty wygodnie
00:02:13
i elastycznie. A jeśli na jakimkolwiek
00:02:14
etapie uznacie, że chcecie to złoto
00:02:16
sprzedać również i to możecie zrobić za
00:02:19
pośrednictwem Goldsavera. Informacji,
00:02:22
które musicie wiedzieć, zanim się na to
00:02:24
zdecydujecie jest dużo więcej. Wszystkie
00:02:26
znajdziecie w linku w opisie. yyy i tam
00:02:30
jest też yyy promocja dotycząca tego
00:02:32
zakupu złota, którą yyy możecie uzyskać
00:02:36
korzystając z tego linku. Yyy złota,
00:02:38
które jak już napomknąłem przez wzgląd
00:02:40
na swoje właściwości zostało wyznaczone,
00:02:42
zostało uznane za jeden z fizycznych
00:02:44
takich wyznaczników tego, że coś jest
00:02:47
wartościowe. I gdyby ktoś o tym nie
00:02:49
wiedział, to na podstawie położenia
00:02:50
złota w układzie okresowym mógłby
00:02:52
przewidzieć, że ono będzie dobrym
00:02:54
kandydatem na taki wyznacznik. Dlatego
00:02:56
przypominam teraz jeszcze raz o linku w
00:02:58
opisie i wracam do zasadniczej części
00:03:04
odcinka. Dobra, 2500 lat, bo 2500 lat
00:03:07
mają mniej więcej pierwsze próby
00:03:09
klasyfikowania materii. Próby z
00:03:10
perspektywy czasu trochę naiwne. Greccy
00:03:13
filozofowie z Arystotelesem na czele
00:03:15
uważali, że wszystko budują cztery
00:03:17
żywioły: ogień, woda, powietrze i
00:03:19
ziemia. Czasem dorzucano do tego również
00:03:22
eter
00:03:23
wypełniający przestrzeń pozaziemską.
00:03:25
Była to jednak koncepcja bardziej
00:03:27
filozoficzna niż chemiczna czy naukowa w
00:03:30
czasach alchemii. Dołączyły do nich yyy
00:03:33
do tych składników materii tak zwane
00:03:35
prinpia. Były nimi na przykład siarka i
00:03:37
rtęć. Wciąż jednak poglądy, które
00:03:39
moglibyśmy nazwać naukowymi przenikały
00:03:41
się z mistetyzmem. Dopiero w latach 60.
00:03:44
X wieku Robert Boy skrytykował to
00:03:46
podejście i uznał, że świat składa się
00:03:49
nie z żywiołów, a z pierwiastków.
00:03:52
pierwiastków, które łączyć mogą się ze
00:03:54
sobą tworząc bardziej złożone
00:03:55
substancje. Taką definicję pierwiastka,
00:03:57
czyli substancji, której nie da się
00:03:59
rozłożyć na prostsze składniki, y, no
00:04:03
możemy uznać za stosunkowo współczesną.
00:04:07
Na tej bazie w pierwszej dekadzie XIX
00:04:09
stulecia John Dalton rozwijał teorię
00:04:12
atomistyczną, wedle której każdy
00:04:13
pierwiastek składa się z niepodzielnych
00:04:17
chemicznie atomów. atomów, które mają
00:04:20
jednakowe masy i jednakowe właściwości.
00:04:23
Różne pierwiastki mają różne atomy o
00:04:26
różnych masa i właściwościach. To wydaje
00:04:29
się oczywiste, ale warto to powiedzieć.
00:04:31
I to w zasadzie Deltonowi możemy
00:04:33
przypisać pierwszą próbę uporządkowania
00:04:35
znanych mu pierwiastków. Zrobił to w
00:04:37
najprostszy możliwy sposób według masy.
00:04:40
Być może dlatego jednostka masy atomowej
00:04:43
jest dziś nazywana daltonem. Mniejsza
00:04:45
jednak o to. Z czasem lista pierwiastków
00:04:47
się powiększała, bywało, że pochopnie.
00:04:50
Swego czasu za pierwiastek uznawano
00:04:52
związki chemiczne, takie jak soda, czyli
00:04:54
w rzeczywistości węglan sodu, albo
00:04:57
potaż, czyli w rzeczywistości węglan
00:04:59
potasu. I tu ciekawostka. Jeżeli
00:05:01
zerkniecie na listę Daltona,
00:05:03
odnajdziecie tam właśnie sodę i potaż,
00:05:05
ale i to jest istotne, masy im
00:05:08
przypisane odpowiadają nie masom
00:05:10
związków chemicznych, tylko
00:05:12
pierwiastków. Jest to związane z faktem,
00:05:14
że dosłownie kilkanaście miesięcy przed
00:05:16
zestawieniem tej tabeli niejaki Hffrey
00:05:18
Davy opracował sposób na wydzielenie
00:05:20
sodu i potasu, a więc już prawdziwie
00:05:22
pierwiastków z ich węglanów. Wyznaczył
00:05:25
też ich masy, co słusznie uwzględnił
00:05:28
Dalton, ale zrobił to jeszcze zanim
00:05:30
pierwiastki dorobiły się swoich
00:05:31
współczesnych nazw. W XIX wieku na
00:05:33
krótko pierwiastkiem nazywany był didym,
00:05:37
o którym wiemy dziś, że był w
00:05:38
rzeczywistości mieszaniną dwóch
00:05:40
pierwiastków meodymu i
00:05:43
prazeodymu. Może jednak dojść dygresji.
00:05:45
Czas wrócić do odkrycia Mendelejewa,
00:05:47
które mogłoby nie mieć miejsca bez
00:05:49
niemieckiego chemika Johana Wolfganga
00:05:52
Debinera. W 1829 roku zauważył on, że
00:05:56
niektóre pierwiastki chemiczne mają
00:05:57
bardzo, bardzo, bardzo podobne do siebie
00:05:59
właściwości. Mamy na przykład lit, sd
00:06:03
potas. Zdolne do tworzenia
00:06:05
wodorotlenków, bardzo gwałtownie
00:06:07
reagujące z wodą, ale też siarkę, selen
00:06:10
i telur tworzące kwasy. Jeżeli zrobimy
00:06:14
mały spoiler i rzucimy okiem na
00:06:16
współczesny układ
00:06:17
okresowy, mogę prosić montażystę o
00:06:21
dzięki. Więc jak rzucimy okiem na to,
00:06:24
gdzie te triady znajdują się
00:06:26
współcześnie, okaże się, że są one do
00:06:29
pewnego stopnia. analogami grup układu
00:06:32
okresowego. Dlaczego więc mało kto wie o
00:06:35
DB Rinerie? A no dlatego, że jego pomysł
00:06:38
miał szereg ograniczeń. Po pierwsze
00:06:40
dobieranie w trójki. Dziś wiemy, że
00:06:42
grupy układu okresowego zawierające
00:06:44
pierwiastki o podobnych właściwościach
00:06:45
są bardziej liczne. Po drugie, debiner
00:06:49
niesłusznie założył, że w takiej
00:06:50
triadzie pierwiastków po uporządkowaniu
00:06:52
ich względem masy masy molowej, masa
00:06:56
pierwiastka środkowego będzie średnią
00:06:58
arytmetyczną dwóch pozostałych. W kilku
00:07:02
przypadkach ten warunek jest z dobrym
00:07:04
przybliżeniem spełniony, ale na przykład
00:07:05
fluor, chlor i brom, choć o podobnych
00:07:08
właściwościach chemicznych i dziś
00:07:10
umiejscowione w tej samej grupie układu
00:07:11
okresowego, nie mieściły się w tych
00:07:13
założeniach. Można powiedzieć, że The
00:07:15
Beriner wiedział, że gdzieś dzwoni, ale
00:07:17
nie wiedział w jakim kościele. A ja
00:07:19
wspominam o tej historii, żebyśmy
00:07:20
wiedzieli, iż Mendelejew no nie
00:07:23
opracował swojego pomysłu od zera, a
00:07:25
bazował już na wcześniejszych
00:07:26
dokonaniach i koncepcjach, co oczywiście
00:07:29
nie umniejsza mu w najmniejszym stopniu.
00:07:31
Nie umniejsza w najmniejszym stopniu.
00:07:32
Trudno, powiedziałem, bo to co zrobił
00:07:34
było na wielu polach genialne. Było
00:07:37
syntezą wspomnianych dziś idei i ich
00:07:39
znacznym rozszerzeniem. Rosjanin z
00:07:41
jednej strony zdecydował się na
00:07:43
uporządkowanie pierwiastków według ich
00:07:45
masy, z drugiej godził się na zamianę
00:07:49
tej kolejności po to, żeby utrzymać to
00:07:51
podobieństwo yyy
00:07:54
pierwiastków. Są znane takie przypadki i
00:07:56
wreszcie yyy chciał je ciągle według
00:07:59
tego podobieństwa grupować. Jest wiele
00:08:02
apokryficznych historii, które
00:08:03
przypisują to o lśnieniu w czasie snu
00:08:05
albo układaniu Posiansa, ale nie mamy
00:08:07
nawet pewności, czy choćby ta
00:08:08
najbardziej prawdopodobna anegdota o
00:08:10
stosowaniu karteczek z nazwami, cechami
00:08:12
pierwiastków, które mógłby sobie
00:08:13
przekładać, była choć w części
00:08:15
prawdziwa. W każdym razie udało mu się.
00:08:18
A kluczowe dla powodzenia było
00:08:19
założenie, że ciągle mogą istnieć
00:08:22
nieznane pierwiastki, dla których warto
00:08:24
zostawić puste miejsca. Czyli nie za
00:08:26
wszelką cenę wszystko w kolejności,
00:08:28
tylko wypośrodkować to podejście, które
00:08:32
uwzględnia rosnącą masę z jednej strony,
00:08:34
a z drugiej podobieństwo chemiczne.
00:08:37
Jeżeli gdzieś masy są bardzo podobne, to
00:08:41
pierwszeństwo będzie miało podobieństwo
00:08:43
właściwości. Co to nam dało? A no to czy
00:08:45
w zasadzie Mendelejowi dało? dało mu to,
00:08:47
że w kilku przypadkach był w stanie
00:08:49
przewidzieć jakie będą cechy tych
00:08:51
pierwiastków, które stanowiły do tej
00:08:53
pory puste miejsca, kiedy tworzył
00:08:55
tabelę. Jakie związki będą one tworzyć?
00:08:58
Jakie będą mogły być ich masy? I szybko
00:09:01
okazało się, że te
00:09:02
luki zapełniły skant, German czy Gal i
00:09:06
przewidywania Mendeleewa były w
00:09:08
zasadzie w punkt. A i taka ciekawostka
00:09:12
może uwaga. Mendeleje tworzył swoją
00:09:14
wersję układu okresowego w czasie, gdy
00:09:16
nauka znała 60 kilka pierwiastków. Stąd
00:09:19
wyglądał on inaczej niż dziś. Początkowo
00:09:22
był, powiedziałbym, wedle dzisiejszych
00:09:24
standardów totalnie nieczytelny, a
00:09:26
ułożone obecnie pionowo grupy były
00:09:28
zapisane horyzontalnie. Szybko powstała
00:09:31
jednak wersja z dużo bardziej czytelną
00:09:33
tabelką. No zdarzało mi się widywać
00:09:35
właśnie te wydania tablicy i powiem
00:09:37
szczerze, jest to dziwne uczucie jak dla
00:09:39
kogoś, kto spędził kilkanaście lat na
00:09:41
wydziale chemii. Mam tu na myśli na
00:09:43
przykład konieczność wymuszoną podziałem
00:09:46
na osiem
00:09:47
grupalizowania w tej samej grupie
00:09:49
pierwiastków dosyć różnych od siebie. Z
00:09:52
jednej strony było to podobieństwa, z
00:09:54
drugiej strony wedle dzisiejszych
00:09:56
standardów różnice. Przykładem
00:09:58
sąsiadujące ze sobą siarka i chrom,
00:10:00
które mogą służyć za encyklopedyczne
00:10:03
przykłady niemetalu i metalu. Owszem,
00:10:05
doszukamy się podobień i słowa
00:10:07
pierwiastki tworzą na przykład kwasy
00:10:08
tlenowe, ale jednak dużo lepiej jest im
00:10:10
we współczesnej rozszerzonej do 18 grup
00:10:13
wersji układu okresowego. W nim to
00:10:16
podobieństwo do sąsiada jest dużo, dużo,
00:10:18
dużo większe. dużo lepiej korelują też z
00:10:21
budową y atomów poszczególnych
00:10:23
pierwiastków. Zanim jednak opowiem o tym
00:10:26
coś więcej, ostatnia, obiecuje dygresja.
00:10:28
No dobra, nie będę
00:10:29
obiecywał, ale mam nadzieję, że
00:10:31
ostatnia. Te dwa rzędy poniżej układu,
00:10:33
lantanowce i aktynowce, one są tak
00:10:36
oddzielone od reszty. Nie dlatego, że
00:10:38
nie pasują do tej górnej części. Chodzi
00:10:40
po prostu o czytelność całego układu, bo
00:10:43
możemy je bez problemów pasować, ale
00:10:45
wtedy wyglądałby on tak.
00:10:51
No pokażmy. O i bądźmy szczerzy,
00:10:54
wydrukowanie go na kartkach w
00:10:56
standardowych formatach wiązałoby się z
00:10:58
zostawieniem mnóstwa pustej
00:11:01
przestrzeni i wymagałoby drobniutkiej
00:11:03
czcionki. Wpadliśmy więc na pomysł, że
00:11:05
tak zwane pierwiastki bloku F będą
00:11:07
wymienione pod spodem. Wciąż jednak
00:11:10
wpasowują się w całość bardzo dobrze i
00:11:12
logicznie. No i wreszcie czas przejść do
00:11:15
tego, co mam na myśli mówiąc o tej
00:11:17
logiczności. Co możemy wyczytać z układu
00:11:19
okresowego? Przewidzieć z położenia
00:11:22
pierwiastka i na początek przyjrzyliśmy
00:11:24
się temu, co można odczytać z każdego
00:11:25
kafelka. Jest tam symbol pierwiastka,
00:11:28
jego nazwa, liczba atomowa i standardowa
00:11:31
masa atomowa, którą będę nazywał w
00:11:33
skrócie po prostu masą atomową. I to są
00:11:35
rzeczy, które znajdziemy w układzie w
00:11:37
zasadzie zawsze. Czasami pojawią się tam
00:11:39
dodatkowe informacje, jak na przykład
00:11:41
yyy konfiguracja elektronowa czy
00:11:44
elektroujemność, czyli w uproszczeniu.
00:11:47
Miara tego, jak bardzo dany pierwiastek
00:11:48
lubi mieć blisko siebie elektrony, gdy
00:11:50
tworzy wiązania chemiczne. Ale dziś
00:11:52
skupimy się na podstawach. Naprawdę.
00:11:54
Liczba atomowa, no to nic innego jak
00:11:57
liczba protonów, czyli dodatnie
00:11:59
naładowanych cząstek w jądrze atomowym.
00:12:01
To ona określa z jakim pierwiastkiem
00:12:03
mamy do czynienia. Wodór zawsze będzie
00:12:05
miał jeden proton, Hel 2, lit 3 i tak
00:12:08
dalej, i tak dalej. W przypadku
00:12:10
elektrycznie obojętnego atomu liczba
00:12:13
atomowa mówi nam jeszcze o tym, ile
00:12:16
elektronów znajdziemy na powłochach
00:12:18
tegoż atomu. Znów będzie to wartość
00:12:20
równa liczby atomowej. Czyli wodór ma
00:12:22
jeden elektron, hel dwa elektrony, lit
00:12:25
trzy i tak dalej i tak dalej. Z masą
00:12:28
atomową jest już trochę trudniej.
00:12:31
Ona bowiem nie odnosi się bezpośrednio
00:12:33
do składników budujących atom. Możliwe,
00:12:35
że kojarzycie coś takiego jak liczba
00:12:38
masowa. Ona istnieje. To liczba, która
00:12:40
jest sumą liczby protonów i neutronów
00:12:42
wiądrze. Neutrony dla jasności są
00:12:44
obojętne
00:12:45
elektrycznie. Jest to
00:12:47
jednocześnie masa atomu, pojedynczego
00:12:50
atomu w jednostkach nazywanych unitami,
00:12:52
unitami albo daltonami. Oraz jest to
00:12:56
liczba, która określa masę mola takich
00:12:59
atomów w gramach. dokładnie takich. O
00:13:01
tym, czym jest mol, zrobiłem kilka lat
00:13:03
temu film. W skrócie to jest jednostka,
00:13:05
w której mierzymy liczność materii. 1
00:13:07
mol to tyle rzeczy. I to przypomnienie z
00:13:11
lekcji chemii może wydawać się
00:13:12
przytłaczające, ale w rzeczywistości
00:13:14
jest bardzo proste. Hell ma zwykle dwa
00:13:17
protony i dwa neutrony, więc powinniśmy
00:13:19
się spodziewać liczby masowej 4. Znaczy
00:13:23
to, że jeden atom helu waży 4 daltony, a
00:13:26
1 mol takich atomów helu 4 g.
00:13:30
Nie dziwi nas więc, że w układzie
00:13:31
okresowym przy Helu znajdziemy
00:13:33
czwóreczkę. Ale zaraz widzicie to
00:13:36
węgiel, on ma zawsze sześć protonów i
00:13:38
zwykle do tego sześć neutronów. Liczba
00:13:39
masowa to więc 12. Masa mola atomów
00:13:42
takiego węgla 12 g. Skąd więc w układzie
00:13:46
okresowym
00:13:48
12,1? I to nie jest błąd, to nie jest
00:13:51
przypadek. Liczby niecałkowite się tam
00:13:54
zdarzają. Skąd się biorą? Przyczyną tego
00:13:57
jest fakt, że czasami ten sam
00:13:58
pierwiastek może mieć kilka różnych
00:14:01
izotopów. Czyli mówiąc inaczej, mamy w
00:14:04
przyrodzie sytuację, gdy jądra zawierają
00:14:07
tyle samo protonów, bo to prot decydują
00:14:10
o tym, o jakim pierwiastku mowa,
00:14:12
przypominam, ale mają różną liczbę
00:14:14
neutronów. Owszem, jak wspomniałem,
00:14:16
zdecydowana większość atomów węgla ma
00:14:18
sześć neutronów. W zasadzie możemy
00:14:20
powiedzieć, że prawie wszystkie mają
00:14:21
sześć neutronów, ale czasami trafi się
00:14:23
taki, który ma siedem. Cały czas mając
00:14:25
sześć protonów albo osiem neutronów i
00:14:28
sześć protonów to są wszystko węgle.
00:14:31
Będą one miały liczby masowe równe 13 6
00:14:35
+ 7 albo 14 6 + 8 i to będą izotopy
00:14:39
węgla. Kolejno izotopy C13 i C14.
00:14:43
Niektóre pierwiastki mogą mieć kilka
00:14:45
stabilnych izotopów. Cyna ma ich na
00:14:46
przykład 10. I w takich przypadkach masa
00:14:49
atomowa z układu okresowego to średnia
00:14:52
ważona ich liczb masowych, gdzie wagami
00:14:54
jest rozpowszechnienie zatopu w
00:14:55
przyrodzie. I znów brzmi to na złożone,
00:14:59
ale jest bardzo proste. Najlepiej
00:15:02
pokazać to na chlorze. Jego liczba
00:15:03
atomowa to 17, czyli chlor ma zawsze 17
00:15:07
protonów w jądrze. W przyrodzie
00:15:09
występują w zasadzie tylko dwa jego
00:15:11
izotopy. Taki, który ma 18 neutronów i
00:15:14
taki, który ma ich 20. Liczby masowe
00:15:16
tych izotopów to więc 35 i 37. Ten
00:15:20
pierwszy stanowi około 76% chloru w
00:15:23
przyrodzie, ten drugi około 24%. I to są
00:15:26
nasze wagi. Teraz wystarczy pomnożyć
00:15:29
wagi przez liczby masowe izotopów,
00:15:32
zsumować i mamy wynik.
00:15:35
76% x 35 + 24% x 37 daje 35,48.
00:15:42
W układzie okresowym jest prawie
00:15:44
dokładnie ta sama wartość i różnica
00:15:46
wynika z tego, że zaokrągliłem te
00:15:47
wartości procentowe, żeby obliczenia
00:15:49
były przejrzyste. W związku z tym możemy
00:15:51
powiedzieć jeszcze inaczej, że masa
00:15:53
atomowa informuje nas ile gramów
00:15:56
średnio waży mol losowych atomów danego
00:15:59
pierwiastka, tutaj chloru. Jest ona
00:16:02
przydatna w wielu obliczeniach
00:16:03
chemicznych i to do tej wartości na
00:16:06
studiach
00:16:07
sięgałem najczęściej chyba jeżeli chodzi
00:16:09
o układ okresowy. często, że dla
00:16:10
kilkudziesięciu pierwiastków znałem masy
00:16:13
atomowe na pamięć. Dobra, a co możemy
00:16:16
wyczytać z położenia takiego kafelka w
00:16:19
układzie? I dla jasności może od tej
00:16:21
pory będę mówił o obojętych elektrycznie
00:16:23
atomach w stanie podstawowym. Nie
00:16:25
rozważamy jonów, które mają nadmiar albo
00:16:27
niedobór elektronów, ani żadnych stanów
00:16:29
wzbudzonych. Trzymamy się po prostu
00:16:31
takich podstaw podstaw. Więc układ
00:16:34
podzielony jest na 18 grup. To są
00:16:38
kolumny i siedem okresów. To są wiersze.
00:16:42
Obecnie wszystkie możliwe do wypełnienia
00:16:44
miejsca są zajęte, wypełnione. Wszystkie
00:16:48
118 miejsc. Każdy pierwiastek ma też
00:16:51
swoją nazwę, oficjalną nazwę. wspominam
00:16:54
o tym, bo jeszcze jakiś czas temu były w
00:16:57
układzie okresowym puste miejsca
00:16:58
czekające na potwierdzenie, a część
00:17:00
pierwiastków nie miała nadanych
00:17:02
oficjalnie nazw i roboczo nazywano je od
00:17:04
łacińskich słów opisujących cyfry w ich
00:17:07
liczbach atomowych. Generalnie w siódmym
00:17:09
okresie roiło się od litery U. UNum.
00:17:13
Spośród 118 pierwiastków, które do tej
00:17:16
pory znamy i potwierdziliśmy, że
00:17:18
przynajmniej przez jakiś czas istniały,
00:17:20
tylko 94 występują naturalnie w
00:17:22
przyrodzie. Pozostałe stworzyliśmy
00:17:24
sztucznie, a z tych 94 Pluton i Neptun
00:17:27
naprawdę, naprawdę w śladowych
00:17:28
ilościach, a tylko 81 z tych
00:17:31
pierwiastków ma przynajmniej jeden
00:17:33
stabilny izotop. Technet i Promet oraz
00:17:37
wszystkie pierwiastki za bizmutem są
00:17:40
promieniotwórcze i oznacza to, że
00:17:42
prędzej albo później ich jądra ulegną
00:17:45
rozpadowi. I w sumie jest to dobry
00:17:46
moment, żeby podkreślić raz jeszcze, że
00:17:49
pierwiastki
00:17:50
chemiczne są w układzie okresowym
00:17:53
uporządkowane, bo powiedziałem, że coś
00:17:55
tam za bismutem. W sensie ich masa
00:17:57
atomowa rośnie w okresie, gdy przesuwamy
00:18:00
się na prawo, a w grupie, gdy przesuwamy
00:18:03
się w dół.
00:18:05
Dalej, jak być może wiecie, elektrony w
00:18:08
atomach znajdują się na powłokach.
00:18:10
Fizyka kwantowa narzuca nam konkretny
00:18:12
sposób ich rozlokowania. Jeśli
00:18:15
zastanawiacie się ile powłok
00:18:17
elektronowych ma jakiś pierwiastek, to
00:18:19
możecie z układu okresowego uzyskać
00:18:21
odpowiedź w kilka sekund. Wystarczy
00:18:23
sprawdzić w którym okresie jest
00:18:25
położony. Wodór ma jeden elektron. jest
00:18:27
położony w pierwszym okresie, czyli w
00:18:29
pierwszym wierszu, co oznacza, że ten
00:18:32
samotny elektron zlokalizowany jest na
00:18:35
jednej powłoce, zero zaskoczeń. Wapń
00:18:37
jest o tutaj w czwartym okresie, więc ma
00:18:39
cztery powłoki elektronowe, tyle samo co
00:18:42
żelazo, nikiel czy brom. Dla chemika
00:18:45
istotne jest też to, ile elektronów
00:18:47
znajduje się na ostatniej z tych powłóg.
00:18:50
Te elektrony biorą udział w tworzeniu
00:18:52
wiązań chemicznych i mają swoją nawet
00:18:54
specjalną nazwę. Mówimy o nich elektrony
00:18:56
walencyjne. Dla tak zwanych grup
00:18:58
głównych o tych liczba elektronów
00:19:00
walencyjnych jest równa ostatniej cyfrze
00:19:03
numeru grupy. Vatmin jest w drugiej
00:19:06
grupie ma dwa elektrony walencyjne, tyle
00:19:08
samo co beryl, magnez czy stront. Chlor
00:19:12
w 17 ma siedem, bo siódemka jest
00:19:15
ostatnią cyfrą 17. Jak wspomniałem, te
00:19:17
elektrony biorą udział w tworzeniu
00:19:19
wiązań i to dlatego pierwiastki z tej
00:19:21
samej grupy będą miały podobne
00:19:23
właściwości chemiczne, będą tworzyły
00:19:25
podobne chemiczne związki. A skoro już
00:19:27
wchodzimy we właściwości, im bardziej na
00:19:29
lewo zlokalizowany jest pierwiastek, tym
00:19:32
większa szansa, że jego tlenek ma
00:19:33
charakter
00:19:34
zasadowy. A to oznacza, że im bardziej
00:19:37
na prawo leży, tym bardziej kwasowy
00:19:38
charakter tlenku. Rozmiar atomu. No nie
00:19:41
zdziwi was zapewne, że im więcej powłok,
00:19:43
tym większy jest atom. Więc idąc w dół
00:19:45
grupy będzie rósł promień atomu.
00:19:49
Natomiast to co się dzieje poruszając
00:19:51
się w prawo w okresie możemy zgrabnie
00:19:54
wydedukować. No bo zobaczcie mamy coraz
00:19:56
więcej protonów w jądrze, a więc coraz
00:19:59
bardziej dodatni jest ładunek jądra.
00:20:01
Sprawa kulomba. Wiemy, że siła
00:20:03
przyciągania pomiędzy plusami jądrem a
00:20:06
minusami elektronami rośnie, gdy ładunek
00:20:09
rośnie. W związku z tym elektrony będą
00:20:12
coraz silniej przyciągane, a więc będą
00:20:15
bliżej jądra, co oznacza, że promień
00:20:19
atomu w okresie będzie się zmniejszał
00:20:22
wraz z rosnącą liczbą atomową, czyli
00:20:24
wraz z poruszaniem się w prawo. Proste,
00:20:28
proste. Warto wiedzieć też, że jest coś
00:20:31
takiego jak charakter metaliczny, czyli
00:20:33
skłonność pierwiastka do oddawania
00:20:35
elektronów walencyjnych, tworzenia
00:20:37
dodatnio naładowanych kationów, co
00:20:39
bardzo często przekłada się na
00:20:40
właściwości charakterystyczne dla
00:20:42
metali, czyli połysk, dobre
00:20:43
przewodnictwo, cieplne, elektryczne,
00:20:45
kowalność, ciągliwość i tak dalej, i tak
00:20:48
dalej. I to też można wywnioskować,
00:20:49
wydedukować sprawach kulomba i tego, co
00:20:52
o układzie okresowym już wiemy. Im dalej
00:20:55
od jądra są elektrony, tym słabiej są
00:20:57
one przyciągane. Ponieważ wiemy, że
00:20:59
rozmiar atomu rośnie w grupie w dół, to
00:21:02
charakter metaliczny też będzie wtedy
00:21:04
rósł. Ten sam tok myślenia możemy
00:21:06
zastosować do okresów. Im bardziej na
00:21:08
prawo, tym jak wiemy, promień atomu
00:21:11
mniejszy. Elektrony walencyjnie są
00:21:13
bliżej jądra, silniej przyciągane,
00:21:15
trudniej się ich pozbyć. charakter
00:21:17
metaliczny będzie mniejszy. Z wieloma
00:21:20
wspomnianymi cechami jest związana też
00:21:22
szeroko rozumiana reaktywność. Widzicie,
00:21:24
w przyrodzie wszystko dąży do minimum
00:21:26
energetycznego. W chemii takim
00:21:28
wymarzonym celem każdego pierwiastka
00:21:30
jest uzyskanie konfiguracji elektronowej
00:21:33
najbliższego gazu
00:21:35
szlachetnego. Właśnie. Dobra, jeszcze
00:21:37
gazy szlachetne byłbym zapomniał. 18
00:21:40
grupa układu okresowego to pierwiastki,
00:21:42
które mają zapełnione elektronami
00:21:44
powłoki walencyjne, gdzie przez
00:21:46
zapełnione rozumiem, że każdy dodatkowy
00:21:49
elektron wymagałby napoczęcia, otwarcia
00:21:53
nowej powłoki. I takie układy są bardzo
00:21:56
stabilne z punktu widzenia energii.
00:21:57
Elektrony są tam na powłokach spar
00:22:00
mniejsza z tym. są po prostu bardzo
00:22:01
stabilne z punktu widzenia energii i
00:22:04
bardzo często tworzenie wiązań
00:22:06
chemicznych to próba takiego zarządzania
00:22:10
elektronami, aby konfigurację zbliżoną
00:22:12
do gazu szlachetnego albo wręcz taką jak
00:22:14
gaz szlachetny osiągnąć. A ponieważ gazy
00:22:16
szlachetne już mają tę korzystną
00:22:18
energetycznie konfigurację to przez
00:22:20
długi czas uważano, że nie biorą one
00:22:23
udziału w reakcjach chemicznych. Dziś
00:22:24
wiemy, że to nieprawda. Znamy związki
00:22:28
chemiczne z udziałem tych pierwiastków.
00:22:30
Ale
00:22:31
rzeczywiście w reakcje chemiczne wchodzą
00:22:33
bardzo, bardzo, bardzo niechętnie. W
00:22:35
ogóle zwróćcie uwagę, że mówiąc o tej
00:22:39
konfiguracji, nie mówię o regule oktetu,
00:22:41
o której mnie uczono w szkole. Regulę
00:22:44
oktetu, która zakłada, że pierwiastki
00:22:45
dążą do posiadania ośmiu elektronów
00:22:48
walencyjnych. Czasem tak, ale to nie
00:22:51
jest uniwersalna prawda. Wodór, Hel, LD
00:22:54
czy Beryl bliżej mają do dwóch do
00:22:58
konfiguracji właśnie Helu i one chcą
00:23:01
mieć dwa, a nie osiem elektronów. Metale
00:23:05
przejściowe, czyli spójrzmy na układ OT
00:23:08
będą miały najbardziej stabilną
00:23:10
konfigurację elektronową z 18
00:23:12
elektronami walencyjnymi. Stąd właśnie
00:23:14
odchodzi się od mówienia o tych
00:23:16
oktetach. No to teraz zastanówmy się,
00:23:18
jak dużo brakuje poszczególnym
00:23:20
pierwiastkom do osiągnięcia konfiguracji
00:23:22
elektronowej gazu szlachetnego. Takie
00:23:24
litowce, czyli pierwiastki z pierwszej
00:23:26
grupy, mają tylko jeden elektron więcej
00:23:28
niż poprzedzające je gazy szlachetne. To
00:23:31
oznacza, że wystarczy się go pozbyć,
00:23:33
żeby uzyskać pożądaną konfigurację. A
00:23:35
chętnego na jeden elektron łatwiej
00:23:38
znaleźć niż chętnego na dwa elektrony.
00:23:42
Dlatego lit będzie bardziej reaktywny
00:23:44
niż beryl. Beryl bardziej reaktywny niż
00:23:47
Bor. Ale nie możemy się zanadto
00:23:49
rozpędzać, bo na drugim końcu yyy tego
00:23:51
drugiego okresu jest taki fluor, któremu
00:23:54
brakuje tylko jednego elektronu do
00:23:56
konfiguracji neonu, a jeden elektron
00:23:59
łatwiej sobie z kąś wyrwać niż dwa. Więc
00:24:02
fluor będzie bardziej reaktywny niż
00:24:04
tlen, a tlen bardziej reaktywny niż
00:24:07
azot. Generalnie więc im bliżej brzegu
00:24:10
okresu, tym reaktywność będzie większa.
00:24:12
A jak ona się zmienia w grupie? Też
00:24:15
różnie. Tam gdzie pierwiastką na rękę
00:24:17
jest oddawanie elektronów, czyli to
00:24:19
będzie lewy brzeg układu, takie pozbycie
00:24:21
się tegoż elektronu będzie łatwiejsze
00:24:23
dla elektronów oddalonych od jądra,
00:24:25
czyli reaktywniejsze będą te pierwiastki
00:24:27
z dołu
00:24:29
grupy. No bo tam jest więcej powłok i
00:24:32
elektrony są dalej. Tam gdzie
00:24:34
pierwiastki chcą przyłączać elektronę,
00:24:36
przypominam, to jest prawy brzeg układu,
00:24:38
sytuacja jest odwrotna. Im bliżej jądra
00:24:41
jest miejsce na takie elektrony, tym
00:24:43
silniej taki elektron będzie
00:24:44
przyciągany, więc reaktywniejsze będą
00:24:46
pierwiastki u góry grupy. I znów
00:24:48
rzeczywiście tak jest. Spójrzcie, CES i
00:24:50
France to najreaktywniejsze litowce.
00:24:52
Swoją drogą można to ocenić po
00:24:54
gwałtowności ich reakcji z wodą. Wśród
00:24:56
fluorowców najreaktywniejsze będą fluor
00:24:58
i chlor, a po środku układu okresowego
00:25:00
znajdziemy te pierwiastki, które
00:25:02
najmniej chętnie będą ulegały reakcjom
00:25:04
chemicznym. pierwiastki takie jak
00:25:06
pallat, platyna, srebro i złoto. A więc
00:25:10
metale szlachetne. Metale, którym
00:25:13
przypisaliśmy dużą wartość, między
00:25:15
innymi dlatego, że nie ulegają łatwo
00:25:17
przemianom chemicznym, nie korodują,
00:25:19
dodatkowo ładnie wyglądają. I
00:25:21
najpiękniejsze w tej tabelce nazywanej
00:25:24
układem okresowym jest to, że gdybyśmy
00:25:26
kogoś
00:25:28
nauczyli, kogoś, dobra, kosmita, weźmy,
00:25:31
kosmitę. nauczylibyśmy takiego kosmitę
00:25:34
wszystkiego, o czym mówiłem dziś w
00:25:35
filmie i on nigdy nie widział układu
00:25:37
okresowego. To z dużym
00:25:39
prawdopodobieństwem, jeżeli
00:25:41
byłby zdolny do logicznego myślenia,
00:25:44
mógłby wymienić złoto jako pierwiastek,
00:25:46
który będzie słabo reaktywnym metalem.
00:25:48
Po prostu zobaczyłby gdzie leży w
00:25:50
układzie okresowym. I oczywiście mógłbym
00:25:53
jeszcze o tym układzie okresowym
00:25:54
opowiadać długo, wspominać o
00:25:56
elektroujemności, energiach ionizacji i
00:25:58
tak dalej, i tak dalej, ale nie o to
00:26:00
chodzi. Chciałem wam pokazać jaka
00:26:03
koncepcja stoi za układem i dlaczego ta
00:26:05
tabelka jest najważniejszą tabelką
00:26:09
chemii. A chemia to życie. I to w
00:26:11
zasadzie tyle przynajmniej na dziś, bo
00:26:13
ten odcinek to tak naprawdę wprowadzenie
00:26:15
do zagadnienia, o którym chciałem wam
00:26:17
opowiedzieć, bo chciałem wam opowiedzieć
00:26:18
o wyspach stabilności.
00:26:20
Widzicie, z jednej strony im pierwiastek
00:26:23
jest cięższy, tym jego jądro staje się
00:26:25
mniej stabilne, bo budują je protony,
00:26:28
one są dodatnie naładowane, a jak
00:26:30
weźmiemy dużo składowych, które są tak
00:26:33
samo naładowane, mają ten sam znak, to
00:26:34
będą się one odpychać, więc jądro będzie
00:26:37
coraz bardziej niestabilne. Dlatego
00:26:39
coraz więcej neutronów jest przy
00:26:41
ciężkich pierw. Dobra, o tym opowiem w
00:26:44
innym filmie.
00:26:45
Jądro im cięższe tym mniej stabilne. Z
00:26:49
drugiej układ okresowy teoretycznie nie
00:26:52
ma końca. Możemy tworzyć kolejne jądra,
00:26:55
napocząć kolejne okresy i słuchajcie, są
00:26:58
przesłanki sugerujące, że gdzieś tam
00:27:00
dalej, niżej wśród tych super ciężkich,
00:27:02
ultra krótko żyjących
00:27:04
elementów jest coś, co przetrwa sekundy,
00:27:07
może nawet minuty. żeby o tym
00:27:10
porozmawiać z ekspertami, którzy o
00:27:12
jądrach atomowych wiedzą dużo więcej niż
00:27:14
ja. Wybrałem się nawet do CERN swego
00:27:16
czasu, do miejsca, gdzie można, no to
00:27:20
jest pewne uproszczenie, na zamówienie
00:27:21
wyprodukować radioaktywne
00:27:23
izotopy. Ale to wszystko, ta cała
00:27:25
historia wymaga osobnego filmu o wyspach
00:27:28
stabilności i on będzie, ale na dziś
00:27:31
wystarczy.
00:27:33
I po tym filmie jesteśmy gotowi na te
00:27:35
wyspy stabilności,
00:27:37
więc może czas zacząć się robić. Może je
00:27:40
zrobimy właśnie, może
00:27:41
zrobimy. A teraz kończymy. Do
00:27:44
zobaczenia, do usłyszenia.
