Hogy a természettudomány közérthető legyen

Világos tudomány

Molekulák, ionok

2015. augusztus 24. - ATGC

Mielőtt komolyabb témákba vágnánk, muszáj megemlékeznünk néhány apróságról -- a szó legszorosabb értelmében --  amiket nem lehet megkerülni, bocsi. De ígérem nem fog fájni, és senkinek nem fog beletörni az agyveleje sem. Ezért ma a molekulákról lesz szó.

A molekulák atomokból állnak. Merthogy az atomok olyanok, mint mi emberek: ritka esetben érzik magukat jól egyedül. Ezért ha találkoznak egy olyan társukkal, aki szimpatikus számukra, és valamilyen módon kiegészíti őket, akkor összekapaszkodnak, és együtt folytatják útjukat.

 carbon-dioxide-molecule.jpg

Ám vannak olyan maguknak való atomok is, amik elvonultan élnek saját kis világukban, és még az "egy vérből valókkal" sem szívesen érintkeznek hosszabb ideig. Ezek az atomok a nemesgázok:

A legkisebb, legegyszerűbb molekulák mindössze két atomból állnak. Ilyen lehet például a hidrogénmolekula, ez úgy keletkezik, hogy két hidrogénatom összeölelkezik. És hogy mi a legnagyobb molekula? Hát a traktorgumi:

Ez most viccnek tűnhet, de korántsem az: a traktorgumiban elképesztően sok atom kapcsolódik egymáshoz, bonyolult módon, egyetlen óriásmolekulát alkotva.

Amikor létrejön egy molekula, akkor az őt alkotó atomok "összeköltöznek": megosztják egymással elektronjaik egy részét. Azonban vannak olyan atomok, amik nem csak osztoznak egymással, hanem egyenesen elajándékozzák az elektronjukat egy másik atomnak, aki azt elfogadja. Így jönnek létre az ionok.

ions.png

Az az atom, amelyik elajándékozta az elektronját, pozitív össztöltésű lesz, mivel így már több lesz benne a pozitív alkotórészecskéből (protonból), mint negatívból. Aki pedig kapta az elektront, negatív töltésűvé válik, mivel benne így több lesz az elektron.

Atomok

Mielőtt komolyabb témákba vágnánk, muszáj megemlékeznünk néhány apróságról -- a szó legszorosabb értelmében --  amiket nem lehet megkerülni, bocsi. De ígérem nem fog fájni, és senkinek nem fog beletörni az agyveleje sem. Így az elején beszéljünk egy kicsit az atomokról!

Az atomok világunk parányi építőkövei, azok az csöpp kis valamik, amik mindent felépítenek a szobanövénytől az ablaküvegen át a sarki hamburgeresig.  Az atomok annyira pici részecskék, hogy önmagukban még speciális mikroszkóp alatt sem láthatóak. Ez az animáció megmutatja, mekkora is egy atom egy molekulához, vagy akár az univerzumhoz képest. Kattints a bal szélső képre, ekkor látod az atommagot. Aztán húzd az alsó csúszkabizbaszt balra, hogy mást is láss:


Copyright 2012. Magnifying the Universe by Number Sleuth

De miből is áll egy atom? Van neki magja, és van egy külső „héja”. A mag, ahogy a fenti animációban is látszik, csak kicsiny részét teszi ki az atomnak. Képzeld el, hogy egy atom magja cseresznye méretű. Ha ezt a cseresznyét bevisszük egy focipálya közepére, az atom széle valahol a pálya szélénél lenne. Nem semmi méretek, ugye?

cseresznye.png

 

 

De hogyan is képzelhetünk el egy atomot? Az ókori görögöktől kezdődően sok tudós foglalkozott a kérdéssel. Ebből születtek meg az atommodellek, amik megpróbálják leírni, hogyan is nézhet ki egy atom. Legegyszerűbben talán úgy képzelhetjük el, mint a naprendszerben a bolygókat. Az atommag a nap, és körülötte keringenek az elektronok, mint a bolygók:

atommag.png

Oké, oké, de mi az az elektron? Meg ez a proton, és neutron? A proton és a neutron azok a még apróbb részek, melyekből az atommag áll össze. A proton pozitív töltésű, a neutron semlegesebb, mint Svájc. Az elektronok, amik az összes bigyó közül a legkisebbek, negatív töltésűek. 

reszecskekfinal.png

Egy atomban ugyanannyi proton (pozitív részecske) van, mint elektron (negatív részecske), így kiütik egymást, és kifele tök semleges lesz az egész. Az atomban a protonok a főnökök, az ő számuk dönti el milyen anyag lesz az atomból. Mondjuk ezt azért nem egy demokrácia, komoly, diktatórikus törvényeknek kell megfelelnie szegény protonoknak -- és ezeket a törvényeket a természet alkotta. Itt van például az arany meg a higany: atomjaik mindössze egy protonban térnek el, aztán micsoda különbség van!

A protonok az atommagban olyanok, mint a lányok a házibuliban, akik véletlenül összeöltöztek: nem igazán bírják egymást, és ha tehetnék, kilöknék az ajtón a többieket. Ez persze nem történik meg csak úgy, ám ennek pontos okairól nálunk sokkal okosabb emberek gondolkodnak napi nyolc órában. De azt lehet tudni, hogy a neutronok azért vannak ebben a buliban, hogy egy kicsit visszafogják ezeket a protonokat, hogy ne bántsák már egymást. 

Amikor pedig az atomok megunták az egyedüllétet, csapatokba verődnek, és létrehoznak valami nagyobbat. Ezek lesznek a molekulák.

 

süti beállítások módosítása