Frumeindir og sameindir

1. Frumeindir og sameindir • Öldum saman deildu menn um það hvort efni væri órofa heild eða samsett úr einhverskonar ögnum. • Demokrítus ( 5. öld f.Kr ) sagði: öll efni væru gerð úr örsmáum, ósýnilegum ögnum, svonefndum frumeindum eða atómum ( orðið “atóm” er gríska og merkir óskiptanlegur).

2. Hugmynd Demokrítosar

3. Frumeindir og sameindir • John Dalton er talinn höfundur nútíma frumeindakenningar-innar hann sagði: • “ Öll efni eru gerð úr frumeindum sem allar eru eins í hverju frumefni fyrir sig, en mismunandi eftir frumefnum. Frumeindir mismunandi frumefna geta síðan sameinast og myndað stærri eindir, svonefndar sameindir”. • Sameindir eru gerðar úr frumeindum, tveimur eða fleiri.

4. Hugmynd Daltons

5. Frumeindir og sameindir • Frumefni: Ef allar frum-eindir efnis eru sömu gerðar þá kallast efnið frumefni. • Frumefni eru hrein efni. • Frumefni er ekki hægt að kljúfa niður í önnur efni með aðferðum efnafræðinnar. Dæmi: Vetni (H), Natrín (Na), Klór (Cl).

6. Frumeindir og sameindir • Sameindir geta verið tvenns konar: Sumar eru gerðar úr frumeindum sem allar eru eins. Þess konar frumeindir eru frumefni s.s. súrefni (O2 eða O3).

7. Frumeindir og sameindir Aðrar sameindir eru samsettar úr ólíkum frumeindum. Hreint efni slíkrar sameindar nefnist efnasamband s.s. tréspíri eða metanol (CH3OH)

8. Skyggnst inn í frumeindina • Líklegaímynda flestirsér að efni séu ein órofa samfelldheild frekaren að þau séu samsettúr einhverjumafmörkuðumögnum(frumeindumeða sameindum)

9. Skyggnst inn í frumeindina • Er ekki dálítiðskrýtiðað hugsa um loft eða vatn eða járn sem einhverskonarkúlur? • Hugmyndin umað allt efni væri gert úr minnstu (kúlulaga)eindum eða ögnumkom fram hjá Forn-Grikkjum en Aristóteleskaffærði hana í fæðinguef svo má segja.

10. Skyggnst inn í frumeindina • Á 16. öld fór hugmyndinað skjóta upp kollinumað nýju, til dæmishjá Gassendi nokkrum sem tileinkaði hana Guði: „Guð bjó til frumeindirog setti inn í þær hreyfing-unasem hefurverið íþeim alla tíð síðan.” • Frægir hugsuðirá 16. og 17. öld aðhylltustlíka hugmynd-ina umfrumeindir,menn á borð við Descartes, Newton og Boyle. Descartes

11. Skyggnst inn í frumeindina • Boyle, til dæmis,sem var uppiá árunum1627 til 1691, reyndi meira að segja að mæla stærð frumeindaog greindi ámilli stakra frumeindaog klasa af frumeindum. • Þarna sjáumvið móta fyrir hugmyndinnium sameindinasem varð þó ekki ljós fyrr en Dalton setti fram frumeinda-kenningusínarúmum hundrað árum síðar.

12. Skyggnst inn í frumeindina • Öreindir • Massi frumeindaog öreinda er oftastgefinní svokölluðumueiningum.1 u jafngildir1/12 af massa tiltekinnarkolefnissamsætu(C-12) og samsvarar1,661 x 10–24g eða 0,000000000000000000000001661g • Massi róteindar =massi nifteindar =1 u og rafeinder margfalt (um 2000 sinnum)léttari.

13. Massi einnar róteindar 1u = 0,000 000 000 000 000 000 000 001 660 565 5g 1u = 1/12 af massa frumeindar C-12 1u = 1,660565 x 10-24g

15. Skyggnst inn í frumeindina • Tákn frumefnisog frumeindasem það er gert úr eru eins. Þannig stendur Fe bæði fyrirfrumefnið járn og járnfrumeind. • Í fyrra tilvikinugeturverið gott að bæta ástandstákniaftanvið, skrifa til dæmisFe(s) þegar maðurer að tala um járn í föstu formi. Þetta erhins vegar ekki gert þegar talað er um frumeindir.

16. Skyggnst inn í frumeindina • Að tala um „járnfrumeindí föstuformi” er merkingarleysa,eða álíka og að tala um eitt sandkorn sem sandströnd.

17. Skyggnst inn í frumeindina • Frumeindamassi frumefna er misjafn v.þ.a. þær innihalda mis margar öreindir. Hægt er að finna massann í töflu á bls. 5 • Sameindamassa er auðvelt að reikna ef formúla sameindarinnar er þekkt. • H2O er efnaformúla vatnssameindar. • 2 x 1,008u + 16,00u = 18,016u. • Sætistala frumeindar segir alltaf til um fjölda róteinda í kjarna en ekki endilega fjölda nifteinda eða rafeinda.

18. Skyggnst inn í frumeindina • Frumeindir ýmissa efna hafa rafhleðslu. Þetta á við um natrínklóðíð eða matarsalt. • Rithátturinn NaCl væri réttari Na+ og Cl-. Þetta kallast jónir. • Na+ natrínjón kallast plúsjón en Cl- klórjón kallast mínusjón. • Frumeind breytist í jón með því að gefa frá sér eða bæta við sig einni eða fleiri rafeindum. • Efni sem þannig haga sér kallast jónefni eða sölt.

21. Skyggnst inn í frumeindina • Hér taka frumeindirnar við rafeindum og fá mínushleðslu eða láta frá sér rafeindir og verða plúshlaðnar.

22. Skyggnst inn í frumeindina • Sum frumefni eru óstöðug og hafa tilhneigingu til að gefa frá sér eða taka til sín rafeindir. • Járn (Fe) hefur sterka tilhneigingu til að gefa frá sér rafeindir (Fe2+ eða Fe3+), en súrefni að taka til sín rafeindir O2-. Þetta ferli er kölluð ryðmyndun. • 4 Fe  +  3 O2  +  6 H2O -> 2 Fe2O3+6H2O

23. Skyggnst inn í frumeindina • Tilhneiging frumefna til að mynda jónir er ástæða þess að við sjáum frumefni sjaldan hrein. Þau hafa oftast tengst öðrum frumefnum í efnasambönd sem oftastnær eru jónir. Álið er þá sem áljónin Al3+ • Til að vinna ál þarf að rafgreina súrálið með straumi rafeinda sem þvinga sér inn í áljónina og gera álið óhlaðið út á við.

24. Skyggnst inn í frumeindina • Jónir eru all staðar í umhverfi okkar. Í drykkjarvatni eru margs konar jónir s.s. Na+, Cl-, Mg 2+, Ca 2+ og SO42- . Þessar jónir koma úr jarðveginum og við köllum steinefni. • Til eru tvígildar Fe 2+ og þrígildar Fe 3+ og vísar það til hleðslu jónarinnar. Hleðslan getur aldrei orðið meira en fjórgild. • Einnig eru til samsettar jónir NO3- semer mikilvæg næring plantna.