If you're seeing this message, it means we're having trouble loading external resources on our website.

Ако си зад уеб филтър, моля, увери се, че домейните *. kastatic.org и *. kasandbox.org са разрешени.

Основно съдържание
Текущ час:0:00Обща продължителност:9:41

Видео транскрипция

Научихме в предишни видео клипове, че атомът е изграден от даже още по-малки градивни частици, което е просто удивително, защото самите атоми са невъобразимо малки. Тези частици са протоните, които имат положителен заряд, неутроните, които са неутрални, нямат заряд, и после имаме електрони, които имат отрицателен заряд. Големият въпрос, пред който са изправени физиците и химиците от повече от сто години, е как тези неща се конфигурират. Те установили, че положителният заряд е концентриран в центъра на атома. Всъщност повечето от масата се дължи на протоните и неутроните, които са концентрирани в центъра. Така че ранните модели за строежа на атома предполага, че протоните и неутроните са в центъра, да кажем, че разглеждаме един атом на хелия. Атомът на хелия има два протона в ядрото си, и обикновено хелиевият атом има също и два неутрона, така че ядрото би изглеждало ето така. Ранните физици и химици си казали: "Щом протоните имат положителен заряд, електроните имат отрицателен заряд, тогава те би трябвало да се привличат." Различните знаци, различните заряди се привличат. Еднаквите заряди се отблъскват. Така че електронът, който има отрицателен заряд, обикаля по орбита около ядрото така, както планетите обикалят около Слънцето. Може би обикалят ето така. Може би един електрон има орбита, която изглежда ето така, а друг електрон, ако имаме неутрален атом на хелий, той има два електрона и два протона – може би орбитата на втория електрон е такава. Опитвам се да направя елиптична или кръгова орбита. И това е идеята, че електроните се движат по орбити. Но се оказва, че това не е вярно. Електроните не се движат по такива добре дефинирани кръгови или елиптични орбити. Всъщност във всеки един момент те не се намират точно тук, Има известна вероятност, че се намира ето тук, има известна вероятност да се намира тук, има вероятност да се намира и тук, някаква вероятност да е ето тук. За да опишат къде е вероятно да се намира електронът, физиците и химиците въвеждат идеята за орбитала. Най-добрият начин да си представим орбиталите е да разгледаме един водороден атом и да ги означим, понеже водородът е най-простият атом, така че картата на орбиталите е разработена най-пълно за водородния атом. В един водороден атом, по-специално в най-разпространения изотоп на водорода, който се среща на Земята, в ядрото всъщност няма неутрони. Има само един протон в центъра. Ако имаме неутрален водороден атом, тогава има един електрон, който вместо да обикаля по орбита около протона ето така, можем да си представим вероятностите къде може да се намира. Той може да е тук във всеки определен момент, може да е тук във всеки даден момента, може да е зад екрана в някакъв момент, но е по-вероятно да се намира в определени области около ядрото, отколкото в други. И можем да илюстрираме къде е най-вероятно да бъде – изглежда в 90% от времето тази област е една сфера, която изглежда ето така. Но пак повтарям – може да е тук, може да е тук, или може да е тук, може да е тук, или може да е там, може да е навсякъде. Просто казваме, че той е тук в 90% от времето. Това е илюстрация. Интересен въпрос е какво ще се случи, ако този електрон получи малко повече енергия. Какво означава енергия? Ако си представим планетите, или ракета, или сателит в орбита, ако те имат малко повече енергия, ако малко ги засилим, те биха имали по-голяма орбита, тя би изглеждала ето така. Но в квантовата механика нещата не се случват постепенно. Понякога хората си мислят, че квантово означава малко. Всъщност то означава, че става дума за отделни пакети. В квантовата физика и квантовата химия, ако добавим определено количество енергия към един електрон, вместо 90% вероятност да го намерим в тази първа обвивка, това първо енергийно ниво, той ще може да бъде намерен, той ще прескочи на следващо енергийно ниво или в следващ слой. И сега в 90% от времето електронът може да бъде намерен в тази обвивка ето тук. После, ако му се подаде точното количество енергия, не просто още малко енергия, а точно достатъчно количество, тогава електронът прескача на следващото енергийно ниво, тогава може да се получи такава странна област, която прилича на гиричка, където в 90% от времето, той ще бъде в тази орбитала, която изглежда като гиричка или дъмбел. Направих я в хоризонтална посока. Но може да бъде и във вертикална посока. Може също да влиза и да излиза от полето на екрана. Ако се чудиш откъде идват тези форми, когато добавяме още и още енергия, и се получават все по-екзотични форми или орбитали, спомни си за стоящите вълни. Това е най-добрата подсказка, която мога да ти дам, че квантовото ниво, всъщност на всички нива, но най-вече на квантово ниво, неща като електроните имат едновременно свойства на частици и на вълни. Представи си една стояща вълна, все едно съм взел въже и го разклащам, тогава ще се получат стоящи вълни като тази. Ако взема някаква мембрана в две измерения и ако я натисна от едната страна, точно тук, все едно барабаня по нея, тогава тази част хлътва, а тази част отива нагоре. Когато имаме три измерения, ще получим нещо като гиричка, когато внесем повече енергия, и се получават все по-странни и по-странни форми. За да си представиш как изглеждат първите орбитали, изчислени с компютър, можеш да видиш ето тук. Ако имаш електрон с най-ниската възможна енергия, той се намира на т.нар. s-орбитала ето тук. Тази се нарича 1s, защото се намира в първия слой, този, който е най-близко до ядрото. Ако дадем на електрона повече енергия, тогава той ще прескочи във второто енергийно ниво или във втори слой и орбиталата на втори слой, като се подразбира, че това е най-ниската енергия във втория слой, тогава ще имаме 2s-орбитала. Повтарям, имаме тази сферична орбитала, която просто е малко по-обемна от тази, която е в първия слой. И ако добавим още енергия, тогава все още сме във втория слой, но електронът попада в една от тези орбитали, които имат по-висока енергия, като това е 2р-орбиталата, която е по оста х. Това е 2р-орбиталата, която е по оста у. Някои хора означават това като 2рх, а това като 2ру. Това можеш да си го представиш като пред и зад екрана, това е посоката z. Това е 2рz и после имаме други видове орбитали. Имаме d-орбитала, когато стигнем в трети слой. В четвърти слой се появява и f-орбитала. Дотук говорим за водородния атом. Ако продължим да даваме енергия на този електрон, какво ще стане с него? Как изглежда вероятността къде се намира той в двумерно пространство? Както се досещаш, ако имаме два електрона, не е съвсем същото, но това е много добро приближение. Можем да поставим двата електрона в тази 1s-орбитала, но както се досещаш, електроните се отблъскват. Така че друг електрон няма да иска да дойде тук, така че третият електрон трябва да отиде на 2s-орбиталата. Той ще е на по-високо енергийно ниво, на което може да има два електрона. Значи може да имаме до четири електрона на 1s и 2s-орбиталите. После петият електрон трябва да се разположи на една от тези р-орбитали. Едно последно нещо, за да съм сигурен, че разбираш термините орбитала и слой. Терминът слой, понякога той се използва взаимозаменяемо с енергийно ниво, енергийни нива. На тази диаграма или на тази илюстрация тук съм показал първия слой, а после показах втория слой. Ето това тук е слой. Това е друг слой. Ще срещнеш и понятието подслой, или понякога подниво, това е, когато имаме s-, p- и d-, и евентуално f-, така че ще оградя това. Тук става въпрос за първи слой. Първият слой съдържа само един подслой. Това е подслоят 1s, който притежава само една орбитала. Това е 1s-орбиталата. В този първи слой – слой, подслой и орбитала се отнасят за едно и също нещо. Но във втори слой нещата са малко по-различни. Ако говорим за подслой, във втори слой имаме s-подслой и p-подслой. Това е подслой и това е подслой. В р-подслоя има три орбитали. Ще спра дотук. В следващото видео ще разгледаме различни атоми и тяхната електронна конфигурация – къде са техните електрони, в кои слоеве, подслоеве и орбитали се намират.
Съдържанието по Биология достига до теб с подкрепата на Фондация Амген