„Frumeind“: Munur á milli breytinga

Efni eytt Efni bætt við
rétt útgáfa
Stonepstan (spjall | framlög)
Tók út sögnina "samanstendur", sem er danska. Aðrar breytingar smávægilegar
Lína 2:
'''Frumeind''' eða '''atóm''' er smæsta aðgreinanlega eining [[frumefni]]s, sem jafnframt hefur efnafræðilega eiginleika þess til að bera. Frumeind er þannig grundvallareining efna og helst óbreytt í [[efnahvarf|efnahvörfum]].
 
Hver frumeind samanstendurer afúr þremur gerðum einda:
* [[Nifteind|nifteindum]] sem ekki hafa hleðslu
* [[Rafeind|rafeindum]] sem eru neikvætt hlaðnar
Lína 8:
 
== Eiginleikar ==
Eiginleikar frumeinda eru ákvarðaðir aðallega ákvarðaðir út frá kjarna og rafeindaskýi þeirra, þar má nefna massa, hleðslu, kjarnakraft, geislun, seguleiginleika og ástand þeirra.
 
Frumeind má einnig skipta í tvo hluta: [[frumeindakjarni|kjarna]] og [[rafeindasvigrúm]]. Rafeindasvigrúmið hýsir allar rafeindir frumeindarinnar og mynda rafeindirnar ský um kjarnann. Kjarninn samanstendurer afúr róteindum og nifteindum. Frumeind er sögð vera óhlaðin ef fjöldi róteinda og rafeinda er jafn. Annars kallast hún [[jón (efnafræði)|jón]], og hefur jákvæða rafhleðslu ef róteindir eru fleiri en rafeindirnar, annars neikvæða hleðslu. Þótt ómögulegt sé samtímis að [[Óvissulögmál Heisenbergs|ákvarða samtímis bæði hraða og staðsetningu einstakra rafeinda nákvæmlegameð nákvæmni]], má skipta rafeindaskýinu upp í hvolf eftir orkustigi rafeindanna. Hvolfin samsvara þá fjarlægð frá kjarnanum, þar sem hærra orkustig merkir meiri fjarlægð frá kjarnanum. Rafeindirnar leitast við að fylla orkulægri hvolfin, en hvert hvolf getur aðeins rúmað ákveðinn fjölda skv. reglunni 2n<sup>2</sup> þar sem n er raðtala hvolfsins talið frá kjarna. Rafeindir sem sitja yst í tiltekinni frumeind nefnast [[gildisrafeindir]] og hafa mest áhrif á [[efnafræði]]lega hegðun hennar. Þær gegna lykilhlutverki í að binda frumdeindirfrumeindir saman og mynda þannig mynda [[sameind]]ir. Efnishlutur sem eingöngu er gerður úr einni tegund frumeinda kallast [[frumefni]].
 
[[Sætistala]] frumefna ræðst af fjölda róteinda. Frumeindir sem hafa sömu sætistölu geta haft ólíkan fjölda nifteinda, þessar eindir eru kallaðar samsætur. Dæmi um þær eru til dæmis:
Lína 17:
 
=== Kjarni ===
Hvert atóm hefur kjarna sem samanstendurer afúr [[kjarneind]]unum [[róteind]] og [[nifteind]]. Þessum eindum er haldið saman afheldur [[sterki kjarnakraftur|sterkasterki kjarnakraftinumkjarnakrafturinn]] saman. Radíus kjarnans er u.þ.b. <math>\begin{smallmatrix}1.07 \cdot \sqrt[3]{A}\end{smallmatrix}</math>&nbsp;&nbsp;[[femtómetri|fm]], þar sem A er fjöldi kjarneinda í kjarnanum. Þessi stærð er mun minni en heildar radíusheildarradíus atómsins sem er á stærðargráðunni 10<sup>5</sup> fm,. þannigKjarninn er kjarninn erþví aðeins brotabrot af heildar stærðheildarstærð atómsins, en næstum allur massi atómsins erþess bundinn í kjarnanum,honum. massiMassi rafeindanna er mun minni er massi kjarnans og yfirleitt ekki tekinn með í útreikningum sem varða atómið í heild.
 
Kjarneindirnar eru [[fermíeind]]ir og því gildir [[einsetulögmál Paulis]] um þær. Þ.e.Það þýðir að hver róteind er með sérsitt eigið [[skammtaástand]] og deilir því ástandi ekki með annarri róteind,. samaSama gildir um nifteindirnar en þar sem þessar tvær kjarneindir hafa mismunandi hleðslu þá gildir einsetulögmálið ekki á milli þeirra.
 
Fjöldi róteinda ákvarðar [[sætistala|sætistölu]] atómsins og þar með stöðu atómsins innan [[lotukerfi]]sins. Hvert atóm getur haft mismunandi [[samsæta|samsætur]] þar sem fjöldi nifteinda getur verið mismunandi en fjöldi kjarneinda ákveða [[kjarnagerð]]ina.
Lína 26:
 
[[Mynd:AOs-1s-2pz.png|right|250px|thumb|Fyrstu fimm rafeindasvigrúmin.]]
Umhverfis kjarnann eru rafeindir. Þessar rafeindir skiptast niður í svokölluð rafeindasvigrúm, og sjá má fyrstu fimm svigrúmin á mynd hér til hliðar. Rafeindasvigrúmin hafa ákveðið rúmmál, sem eru háð [[skammtafræði]]legum eiginleikum rafeindanna og eruer þær að finna innan þessa rúmmáls, en nákvæmlega hvar innan þess er ómögulegt að ákveða með tilraunum eða útreikningum (sjá [[óvissulögmál Heisenbergs]]),. aðeinsAðeins líkindier áhægt, staðsetningu ogmeð hraðavigurskammtafræðilegum rafeindarinnar er hægtútreikningum, að reikna meðlíkindi skammtafræðilegumá útreikningumstaðsetningu og hraðavigur rafeindarinnar. Rafeindasvigrúmin eru kyrrstæð m.t.t. kjarna frumeindarinnar.
 
== Saga ==
[[Grikkland|Grískir]] heimspekingar komu fyrstfyrstir fram með þá kenningu að allt efni væri gert úr ódeilanlegum eindum og nefndu þeir þessar eindir ''atomos.'' semÞað samanstendurorð afer sett saman úr ''a'', sem er neitandi [[forskeyti]] og ''tomos'', skurður, sem sagt, eitthvað sem ekki er hægt að skera eða deila og lýsti þetta trúhugmynd þeirra um eðli þessara einda (atomos=ódeili). [[Demókrítos]] frá Abderu er sérstaklega kenndurbendlaður við þessa kenningu. Hér ber að undirstrika að þessar fyrstu hugmyndir um ódeilanlegar frumeindir eru í mikilsverðu tilliti frábrugðnar hugmyndum nútímamanna. Grísku frumeindasinnarnir hugsuðu sér að frumeindirnar væru í raun allar gerðar afúr sama efniefninu en að þær aðgreindustskiptust í óendanlegan fjölda tilbrigða eftir stærð og lögun, þar sem eindir af hverju tilbrigði/tegund áttu að vera eilífar og óbreytanlegar. Stærð (þó alltaf örsmáörlítil) og lögun eindanna átti að ákvarða efnafræðilega eiginleika þeirra. Þetta áttu að vera grunneiningar alls hversdagsleghversdagslegs efnis, sem yfirleitt er hrærigrautur einda af mismunandi gerðum. Þó fyrirfinnast efnishlutir sem samanstanda eingöngu aferu úr eindum af tiltekinni gerð,. semÞetta átti t.d. að gilda um vatn, loft og eld. Þannig var hægt að tala um frumefni, þ.e.a.s efni sem samanstæði aðeins afværi úr eindum af tiltekinni gerð. En það er m.a. þetta atriði sem tengir þessi fornaldarfræði við nútíma hugmyndirnútímahugmyndir um frumeindir.
[[Mynd:Bohr Model.svg|right|thumb|200px|[[Bohr líkanið]] af atóminu þar sem rafeindirnar ferðast innan ákveðinna hvela og orka færir rafeindir á milli hvelanna]]
Spurningin um tilvist frumeinda/ódeila var mjög umdeild allt frá fornöld og fram á seinni hluta 19. aldar. Spurningin var alltaf nátengd [[efnafræði]] og snéristsnerist um það hvort frumefni væru til og þá hvort tiltekið frumefni samanstæðiværi afúr ódeilanlegum frumeindum. SmáSmám saman tókst þó að renna stoðum undir kenninguna um tilvist frumefna, t.d. með uppgötvun [[fosfór]]s á [[17. öldin|17. öld]] og síðar [[súrefni]]s á [[18. öldin|18. öld]]. Árið 1808 setti [[John Dalton]] síðan fram þá kenningu að frumefni væru samsett af einni gerð frumeinda, sem líkt og frumeindir Demokrítosar væru óbreytanlegar í lögun og byggingu. Önnur efnasambönd mætti síðan fá fram með því að blanda ólíkum frumefnum saman. Um miðja [[19. öldin|19. öld]] vann [[Rússland|rússneski]] efnafræðingurinn [[Dmitri Mendelejev|MendelejevsMendelejev]] viðað þvísetjabúa upptil töflu eða kerfi frumefna sem byggðist á upplýsingum um atóm massaatómmassa frumefna, en menná þessum tíma höfðu menn ekki hugmynd um innri gerð atóma á þessum tíma. Þetta kerfi kallast [[lotukerfi]].
 
Af þessu má ljóst vera að það var skilgreiningarhelsta atriðiskilgreiningaratriði um frumeindirfrumeinda/atómatóma að þær væru ókljúfanlegar, sbr. nafnið ''atomos''. Það er því dálítið kaldhæðnislegt að þær tilraunir og uppgötvanir sem loks leiddu til þess að frumeindirnarfrumeindakenningin voruvar teknartekin í sátt, sýndu beinlínis að frumeindirnar voru kljúfanlegar. Með uppgötvun [[rafeind]]arinnar undir lok [[19. öldin|19. aldar]] fóru menn að velta því fyrir sér hvort atómiðfleiri værieindir samansettværu úr fleirií eindumatóminu og voru það einna helst uppgötvanir [[J. J. Thomson]], [[Henri Becquerel]] og [[Ernest Rutherford]] sem ruddu brautina í þeim efnum. Árið [[1896]] uppgötvaði Becquerel [[geislavirkni]] og [[1897|ári síðar]] uppgötvaði Thomson rafeindina. Rutherford tilkynnti svo um uppgötvun kjarnans árið [[1911]]. Allan þennan gerjunartíma veltu menn því fyrir sér hvernig frumeindir væru uppbyggðiruppbyggðar og hvernig þær viðhéldu stöðugleika. Loks áriðtókst [[1913Niels Bohr]], tókstárið [[Niels Bohr1913]], að setja fram líkan fyriraf vetnisfrumeindinavetnisfrumeindinni, sem skapaði grundvöll fyrir áframhaldandi starf og skilning á byggingu frumeinda. Ekki náðust myndir af atómum fyrr en með tilkomu [[rafeindasmásjá]]rinnar á [[20. öldin|20. öld]] með tilkomu [[rafeindasmásjá]]rinnar.
 
== Heimild ==