The uncertain location of electrons - George Zaidan and Charles Morton

Translator: Nadezhda Hristova Reviewer: Anton Hikov

You probably know that all stuff is made up of atoms

Вероятно знаете, че всичко е направено от атоми

and that an atom

и че атомът е много, много, много, малка частица.

is a really, really, really, really tiny particle.

Every atom has a core,

Всеки атом има ядро,

which is made up of at least one

което се състои от поне една положително заредена частица,

positively charged particle

called a proton,

наречена протон, а в повечето случаи,

and in most cases,

some number of neutral particles called neutrons.

и от редица неутрални частици, наречени неутрони.

That core is surrounded

Ядрото е заобиколено

by negatively charged particles called electrons.

от негативно заредени частици, наречени електрони.

The identity of an atom is determined

Видът на атома се определя

only by the number of protons in its nucleus.

единствено от броя протони в ядрото му.

Hydrogen is hydrogen because it has just one proton,

Водородът е водород, защото има само един протон,

carbon is carbon because it has six,

въглеродът е въглерод, защото има шест,

gold is gold because it has 79,

златото е злато, защото има 79,

and so on.

и така нататък.

Indulge me in a momentary tangent.

Позволете ми малко отклонение.

How do we know about atomic structure?

От къде знаем за структурата на атома?

We can't see protons, neutrons, or electrons.

Не можем да видим протоните, неутроните или електроните.

So, we do a bunch of experiments

Затова правим куп експерименти

and develop a model for what we think is there.

и разработваме модел за това, което мислим, че е там.

Then we do some more experiments

После правим още експерименти и виждаме дали отговарят на модела.

and see if they agree with the model.

If they do, great.

Ако да, супер.

If they don't, it might be time for a new model.

Ако не отговарят, може да е време за нов модел.

We've had lots of very different models for atoms

Имали сме много различни модели за атомите

since Democritus in 400 BC,

от Демокрит 400 г.пр.Хр. насам

and there will almost certainly

и със сигурност предстоят още много.

be many more to come.

Okay, tangent over.

Добре, край на отклонението.

The cores of atoms tend to stick together,

Ядрата на атомите обикновено стоят заедно,

but electrons are free to move,

но електроните са свободни да се движат, затова ние химиците обичаме електроните.

and this is why chemists love electrons.

If we could marry them,

Ако можехме да се оженим за тях, вероятно щяхме да го направим.

we probably would.

But electrons are weird.

Но електроните са странни.

They appear to behave either as particles,

Те изглежда се държат или като частици, като малки топки за бейзбол,

like little baseballs,

или като вълни, като водни вълни,

or as waves, like water waves,

depending on the experiment that we perform.

в зависимост от какъв експеримент извършваме.

One of the weirdest things about electrons

Едно от най-странните неща около електроните е,

is that we can't exactly say where they are.

че не можем да кажем точно къде са.

It's not that we don't have the equipment,

Не че нямаме оборудването,

it's that this uncertainty

а понеже тази несигурност е част от модела ни за електрона.

is part of our model of the electron.

So, we can't pinpoint them, fine.

Значи не можем да ги заковем, добре.

But we can say there's a certain probability

Но можем да кажем, че има известна вероятност

of finding an electron in a given space

да намерим електрон на дадено място около ядрото.

around the nucleus.

And that means that we can ask the following question:

А това значи, че можем да зададем следния въпрос:

If we drew a shape around the nucleus

Ако нарисуваме очертание около ядрото, което да ни дава 95% сигурност,

such that we would be 95% sure

of finding a given electron within that shape,

че ще намерим даден електрон в това очертание,

what would it look like?

как би изглеждало то?

Here are a few of these shapes.

Ето някои от тези очертания.

Chemists call them orbitals,

Химиците ги наричат орбитали.

and what each one looks like

Как изглежда всяка от тях зависи от различни неща,

depends on, among other things,

how much energy it has.

едно от които е това колко енергия има тя.

The more energy an orbital has,

Колкото повече енергия има една орбитала,

the farther most of its density is

толкова по-далече от ядрото е по-голямата част от плътността ѝ.

from the nucleus.

By they way, why did we pick 95%

Между другото, защо казахме 95%, а не 100%?

and not 100%?

Well, that's another quirk

Това е още една чудатост на нашия модел за електрона.

of our model of the electron.

Отвъд определено разстояние от ядрото, вероятността да намерим електрон

Past a certain distance from the nucleus,

the probability of finding an electron

starts to decrease

започва да намалява горе долу експоненциално,

more or less exponentially,

which means that while it will approach zero,

което значи, че докато клони към нула, тя никога не е точно нула.

it'll never actually hit zero.

Затова във всеки атом, съществува малка,

So, in every atom,

there is some small, but non-zero, probability

но не нулева, вероятност,

that for a very, very short period of time,

че за много много кратък период от време един от електроните му

one of its electrons

is at the other end of the known universe.

е на другия край на познатата Вселена.

But mostly electrons stay close to their nucleus

Но най-често електроните стоят близо до ядрото си

as clouds of negative charged density

като облаци с негативно заредена плътност, които се менят и местят с времето.

that shift and move with time.

How electrons from one atom

Как електрони от един атом взаимодействат с електрони от друг

interact with electrons from another

determines almost everything.

определя почти всичко.

Atoms can give up their electrons,

Атомите могат да отдават своите електрони, предавайки ги на други атоми,

surrendering them to other atoms,

or they can share electrons.

или могат да споделят електрони.

And the dynamics of this social network

Динамиката на тази социална мрежа е това, което прави химията интересна.

are what make chemistry interesting.

From plain old rocks

От обикновените стари камъни, до красивата сложност на живота,

to the beautiful complexity of life,

the nature of everything we see,

природата на всичко, което виждаме, чуваме, помирисваме, усещаме, докосваме,

hear,

smell, taste, touch, and even feel

is determined at the atomic level.

се определя на атомно ниво.