Πώς συνδέονται μεταξύ τους τα άτομα - Τζωρτζ Ζαϊντάν και Τσάρλς Μόρτον

Δείτε το πλήρες μάθημα: http://ed.ted.com/lessons/how-atoms-bond-george-zaidan-and-charles-morton

Τα άτομα μπορούν (και όντως το κάνουν) να συνδέονται συνεχώς. Με αυτόν τον τρόπο σχηματίζουν μόρια. Μερικές φορές, σε μια διελκυνστίνδα ατόμων, το ένα άτομο τραβάει ηλεκτρόνια από ένα άλλο, σχηματίζοντας έτσι έναν ιοντικό δεσμό. Τα άτομα μπορούν επίσης να συνεργαστούν και να μοιραστούν ηλεκτρόνια σε ένα ομοιοπολικό δεσμό. Από το απλό οξυγόνο μέχρι το πολύπλοκο ανθρώπινο χρωμόσωμα 13, οι Τζωρτζ Ζαϊντάν και Τσάρλς Μόρτον αναλύουν τον ταπεινό χημικό δεσμό.

Μάθημα από τους Τζωρτζ Ζαϊντάν και Τσάρλς Μόρτον, ψηφιακή απεικόνιση από τον Μπέβαν Λιντς

Τα περισσότερα άτομα
δεν κυκλοφορούν μόνα τους,

αντιθέτως, κάνουν δεσμούς με άλλα άτομα.

Δεσμοί σχηματίζονται
με άτομα του ίδιου στοιχείου,

ή άτομα διαφορετικών στοιχείων.

Ίσως να φαντάζεστε τη δημιουργία δεσμών
σαν μια διελκυνστίνδα.

Εάν ένα άτομο είναι πολύ δυνατό,

μπορεί να τραβήξει
ένα ή περισσότερα ηλεκτρόνια

από ένα άλλο άτομο.

Έτσι, καταλήγεις με ένα αρνητικά
φορτισμένο ιόν, ένα ανιόν,

και ένα θετικά φορτισμένο ιόν, το κατιόν.

Και η έλξη ανάμεσα
σε αυτά τα δύο αντίθετα φορτία

ονομάζεται ιοντικός δεσμός.

Έτσι είναι η μοιρασιά

όπου απλά δίνεις το παιχνίδι σου
σε κάποιον άλλο

και δεν το παίρνεις ποτέ ξανά πίσω.

Το μαγειρικό αλάτι ή χλωριούχο νάτριο,

παραμένει ενωμένο μέσω ιοντικών δεσμών.

Κάθε άτομο νατρίου
παραδίδει ένα ηλεκτρόνιο

σε κάθε άτομο χλωρίου,

σχηματίζονται ιόντα,

τα οποία διευθετούνται μόνα τους

σε μια τρισδιάστατη διάταξη,
ένα ιοντικό πλέγμα,

στο οποίο κάθε ιόν νατρίου
συνδέεται με έξι ιόντα χλωρίου,

και κάθε ιόν χλωρίου
συνδέεται με έξι ιόντα νατρίου.

Τα άτομα χλωρίου δεν δίνουν ποτέ πίσω

στα άτομα νατρίου τα ηλεκτρόνιά τους.

Αυτές οι ανταλλαγές δεν είναι
πάντοτε τόσο ξεκάθαρες.

Εάν το ένα άτομο δεν υπερισχύει
ολοκληρωτικά στο άλλο,

μπορούν να μοιραστούν τα ηλεκτρόνιά τους.

Μοιάζει με μια μάζωξη σε σπίτι

όπου εσύ και ένας φίλος
φέρνετε από ένα πιάτο

και στη συνέχεια μοιράζεστε
και οι δύο και τα δύο πιάτα.

Κάθε άτομο έλκεται
από κοινά ηλεκτρόνια ανάμεσά τους,

και η έλξη αυτή ονομάζεται
ομοιοπολικός δεσμός.

Οι πρωτεΐνες και το DNA στο σώμα μας,

για παράδειγμα,

συγκρατούνται μαζί κυρίως
εξαιτίας τέτοιων ομοιοπολικών δεσμών.

Κάποια άτομα συνδέονται ομοιοπολικά
με μόνο ένα άλλο άτομο,

ενώ άλλα με πολύ περισσότερα.

Ο αριθμός των ατόμων
με τα οποία συνδέεται ένα άτομο

εξαρτάται από τη διάταξη
των ηλεκτρονίων του.

Οπότε, πώς διατάσσονται τα ηλεκτρόνια;

Κάθε άτομο ενός καθαρού,
μη συνδεδεμένου στοιχείου

είναι ηλεκτρικά ουδέτερο

γιατί περιέχει τον ίδιο αριθμό

πρωτονίων στον πυρήνα του

και ηλεκτρονίων γύρω από αυτόν.

Δεν είναι όλα αυτά τα ηλεκτρόνια
διαθέσιμα για σχηματισμό δεσμών.

Μόνο αυτά των εξωτερικών στοιβάδων,

εκείνα με τις πιο απόμακρες τροχιές
από τον πυρήνα,

με την περισσότερη ενέργεια,

μόνο αυτά συμμετέχουν στους δεσμούς.

Αυτό ισχύει επίσης και
στον σχηματισμό των ιοντικών δεσμών.

Θυμάστε το χλωριούχο νάτριο;

Το ηλεκτρόνιο που χάνει το νάτριο

είναι το πιο απομακρυσμένο
από τον πυρήνα του,

και το τροχιακό που το καταλαμβάνει

όταν μεταφερθεί στο χλώριο

είναι επίσης το πιο απόμακρο
από τον πυρήνα του.

Πίσω όμως στους ομοιοπολικούς δεσμούς.

Ο άνθρακας έχει τέσσερα ηλεκτρόνια
ελεύθερα για δεσμούς,

το άζωτο έχει τρία,

το οξυγόνο δύο.

Ο άνθρακας σχηματίζει
έως τέσσερις δεσμούς,

το άζωτο τρεις,

και το οξυγόνο δύο.

Το υδρογόνο έχει ένα ηλεκτρόνιο,

οπότε μπορεί να σχηματίσει μόνο ένα δεσμό.

Σε ορισμένες περιπτώσεις,

τα άτομα σχηματίζουν περισσότερους

απ' ό,τι θα περιμέναμε,

αλλά αν δεν έχουν
έναν καλό λόγο να το κάνουν,

τα πράγματα έχουν την τάση να διαλύονται.

Ομάδες ατόμων

που μοιράζονται ομοιοπολικά ηλεκτρόνια

ονομάζονται μόρια.

Ίσως είναι μικρά.

Για παράδειγμα, κάθε μόριο αέριου οξυγόνου

αποτελείται από δύο μόνο άτομα οξυγόνου

συνδεδεμένα μεταξύ τους.

Ίσως να είναι και πολύ μεγάλα.

Το ανθρώπινο χρωμόσωμα 13
αποτελείται από δύο μόνο μόρια,

αλλά το καθένα έχει περισσότερα
από 37 δισεκατομμύρια άτομα.

Και αυτή η γειτονιά,

αυτή η πόλη ατόμων,

παραμένει ενωμένη
από τον ταπεινό χημικό δεσμό.