The uncertain location of electrons - George Zaidan and Charles Morton

Niepewne położenie elektronów: George Zaidan i Charles Morton

Tłumaczenie: Marta Konieczna Korekta: Rysia Wand

You probably know that all stuff is made up of atoms

Wszystko składa się z atomów,

and that an atom

bardzo, bardzo małych cząsteczek.

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

Every atom has a core,

Każdy atom ma jądro,

which is made up of at least one

składające się przynajmniej z jednej

positively charged particle

pozytywnie naładowanej cząstki,

called a proton,

nazywanej protonem,

and in most cases,

i zazwyczaj z pewnej ilości

some number of neutral particles called neutrons.

neutralnych cząstek - neutronów.

That core is surrounded

Jądro atomu jest otoczone

by negatively charged particles called electrons.

negatywnie naładowanymi elektronami.

The identity of an atom is determined

Każdy atom jest określany

only by the number of protons in its nucleus.

wyłącznie przez liczbę protonów w jądrze.

Hydrogen is hydrogen because it has just one proton,

Wodór jest wodorem, bo ma tylko 1 proton,

carbon is carbon because it has six,

węgiel węglem, bo ma 6 protonów,

gold is gold because it has 79,

a złoto jest złotem, bo ma ich 79.

and so on.

I tak dalej.

Indulge me in a momentary tangent.

Zastanówmy się przez chwilę.

How do we know about atomic structure?

Skąd wiemy o strukturze atomu?

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

Nie widać przecież protonów, neutronów i elektronów.

So, we do a bunch of experiments

W licznych eksperymentach

and develop a model for what we think is there.

kształtujemy wyobrażony model.

Then we do some more experiments

W kolejnych eksperymentach sprawdzamy,

and see if they agree with the model.

czy pasują do tego modelu.

If they do, great.

Jeśli tak, to wspaniale.

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

Jeśli nie, może pora na nowy model.

We've had lots of very different models for atoms

Tworzyliśmy już wiele takich modeli

since Democritus in 400 BC,

od czasów Demokryta 400 lat p.n. e.,

and there will almost certainly

a z pewnością powstanie wiele kolejnych.

be many more to come.

Okay, tangent over.

Wróćmy do tematu.

The cores of atoms tend to stick together,

Jądra atomu raczej trzymają się razem,

but electrons are free to move,

a elektrony mogą się swobodnie poruszać.

and this is why chemists love electrons.

Dlatego chemicy tak je kochają.

If we could marry them,

Pewnie braliby z nimi ślub, gdyby mogli.

we probably would.

But electrons are weird.

Ale elektrony są też dziwne.

They appear to behave either as particles,

Zachowują się zarówno jak cząsteczki,

like little baseballs,

niczym małe piłeczki,

or as waves, like water waves,

oraz jak fale, niczym fale na wodzie.

depending on the experiment that we perform.

Zależy to od rodzaju eksperymentu.

One of the weirdest things about electrons

Najdziwniejsze jest to,

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

że nie wiemy, gdzie one właściwie są.

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

Nie to, że nie mamy odpowiednich urządzeń.

it's that this uncertainty

Ta niepewność

is part of our model of the electron.

jest częścią naszego modelu elektronu.

So, we can't pinpoint them, fine.

Nie możemy ich złapać, OK.

But we can say there's a certain probability

Ale jest pewne prawdopodobieństwo,

of finding an electron in a given space

że znajdziemy elektron

around the nucleus.

w określonej przestrzeni wokół jądra.

And that means that we can ask the following question:

Możemy zadać więc pytanie:

If we drew a shape around the nucleus

jeśli narysujemy kształt wokół jądra

such that we would be 95% sure

i będziemy na 95% pewni,

of finding a given electron within that shape,

że jest tam elektron,

what would it look like?

to jak będzie ten kształt wyglądać?

Here are a few of these shapes.

Oto kilka takich kształtów.

Chemists call them orbitals,

Chemicy nazywają je orbitalami.

and what each one looks like

Kształt każdego orbitala

depends on, among other things,

zależy między innymi

how much energy it has.

od ilości posiadanej energii.

The more energy an orbital has,

Im więcej energii na orbitalu,

the farther most of its density is

tym dalej rozciąga się

from the nucleus.

od jądra atomu.

By they way, why did we pick 95%

Przy okazji, czemu 95%,

and not 100%?

a nie 100%?

Well, that's another quirk

To kolejne dziwactwo

of our model of the electron.

w naszym modelu elektronu.

Past a certain distance from the nucleus,

W pewnej odległości od jądra

the probability of finding an electron

prawdopodobieństwo znalezienia elektronu

starts to decrease

zaczyna się zmniejszać wykładniczo.

more or less exponentially,

which means that while it will approach zero,

To znaczy, zbliżając się do zera,

it'll never actually hit zero.

tak naprawdę nigdy go nie osiągnie.

So, in every atom,

W każdym atomie

there is some small, but non-zero, probability

jest niewielka, ale nie zerowa szansa,

that for a very, very short period of time,

że przez bardzo krótki czas

one of its electrons

jeden z elektronów

is at the other end of the known universe.

jest na drugim końcu znanego wszechświata.

But mostly electrons stay close to their nucleus

Ale zazwyczaj trzymają się blisko jądra,

as clouds of negative charged density

jako negatywnie naładowane chmury,

that shift and move with time.

które zmieniają się i poruszają w czasie.

How electrons from one atom

To, jak elektrony z jednego atomu

interact with electrons from another

oddziałują na elektrony innego,

determines almost everything.

określa niemal wszystko.

Atoms can give up their electrons,

Atomy mogą odrzucać elektrony,

surrendering them to other atoms,

oddając je innym atomom,

or they can share electrons.

albo mogą się nimi dzielić.

And the dynamics of this social network

Przez dynamikę tej współpracy

are what make chemistry interesting.

chemia jest interesująca.

From plain old rocks

Od prostych, starych skał

to the beautiful complexity of life,

po piękną złożoność życia,

the nature of everything we see,

cała natura postrzegana wzrokiem,

hear,

słuchem, węchem, smakiem, dotykiem

smell, taste, touch, and even feel

czy nawet uczuciami,

is determined at the atomic level.

jest określona na poziomie atomowym.