Hver er munurinn á frumefni og frumeind?

Svar

Íslenska orðið frumeind er þýðing á erlenda orðinu atom. Orðið atom var sett fram í byrjun 19. aldar sem hugtak yfir smæstu þekktu eindir þess tíma. Í dag er hins vegar vitað að frumeindir eru ekki minnstu eindir sem til eru. Frumeindir samanstanda af kjarna, sem er í miðju frumeindarinnar, og neikvætt hlöðnum rafeindum (e. electrons), sem sveima í kringum kjarnann. Kjarninn er svo samsettur úr jákvætt hlöðnum róteindum (e. protons) og óhlöðnum nifteindum (e. neutrons). Að endingu eru róteindirnar og nifteindirnar samsettar úr kvörkum (e. quarks). Fjöldi rafeinda og róteinda er jafn í óhlöðnum frumeindum en hvert frumefni getur haft frumeindir með mismunandi fjölda nifteinda og er þá talað um samsætur (e. isotopes).

Rafeindir og kvarkar eru minnstu eindir sem við þekkjum í dag og flokkast því sem öreindir (e. elementary particles). Orðið öreind er notað um allar ódeilanlegar eindir og eru um 16 mismunandi öreindir þekktar í dag auk 13 andöreinda. Kvarkar og róteindir eru sem sagt grunneindir og því ekki samsettar úr neinum öðrum ögnum. Róteindir og nifteindir eru oft einnig kallaðar öreindir þótt þær séu í raun samsettar úr kvörkum en þessa flokkun má rekja til þess tíma þegar róteindir og nifteindir voru taldar minnstu agnirnar (ásamt rafeindum), sem sagt áður en menn áttuðu sig á tilvist kvarka.
Helín-frumeind er samsett úr tveimur róteindum (rauðar kúlur), tveimur nifteindum (hvítar kúlur) og tveimur rafeindum (bláar kúlur).
Frumefnin (e. elements eða chemical elements) eru í dag 118 talsins. Frumefni númer 1-94 hafa fundist í náttúrunni en frumefni númer 95-118 eru einungis afleiðingar kjarnasamruna (e. nuclear fusion) í eindahröðlum (e. particle accelerators). Einungis 81 frumefni er stöðugt, það er frumefni númer 1-83 að undanskildum frumefnum 43 (teknitín) og 61 (prometín).

Frumefnunum er raðað upp í svokallað lotukerfi (e. periodic system) sem er vanalega sett upp í töflu til að auðvelt sé að glöggva sig á efnafræðilegum skyldleika efnanna og rafeindaskipan þeirra. Raðirnar í töflunni kallast lotur (e. periods) og dálkarnir flokkar (e. groups) eða einfaldlega dálkar. Frumefnunum er sem sagt raðað í lotur og dálka eftir vaxandi sætistölu (e. atomic number), það er fjölda róteinda í kjarna frumefnanna, frá vinstri til hægri og niður töfluna. Flokkun frumefnanna í dálka fer eftir efnafræðieiginleikum (e. chemical properties) þeirra. Frumefni með sama fjölda gildisrafeinda (e. valence electrons), það er rafeindir á ysta hvolfi, eru þannig saman í flokki.

Hvert frumefni samanstendur sem sagt af frumeindum með sama fjölda róteinda, en mismunandi frumefni hafa mismunandi fjölda róteinda í kjarnanum. Frumefni með sætistöluna 1 er því með eina róteind (og eina rafeind þegar það er óhlaðið), frumefni með sætistöluna 112 er með 112 róteindir (og 112 rafeindir þegar það er óhlaðið), og svo framvegis. Frumefni númer 1 heitir vetni og hefur lægstu sætistöluna og lægsta fjölda rafeinda. Frumefni númer 111 heitir röntgenín. Frumefni númer 112 heitir kópernikín og er það frumefni sem hlaut seinast viðurkennt nafn af Alþjóðasamtökum um hreina og hagnýta efnafræði (IUPAC). Frumefni númer 118 hefur hæstu sætistöluna og flestan fjölda rafeinda og kallast ununoktín, sem þýðir einfaldlega einn, einn, átta, þar til formlegt nafn verður fundið á það.

Athygli skal vakin á því að helstu upplýsingar um frumefnin er hægt að nálgast í heimildunum hér að neðan.

Heimildir og frekara lesefni utan Vísindavefsins:

• Webelements.com - Lotukerfið á ensku. Sótt 12.06.10
• Wikipedia.org - Lotukerfið á íslensku - Sótt 21.06.10
• Ptable.com - Lotukerfið á íslensku. Sótt 06.09.10
• Nöfn frumefnanna eftir Þorstein Sæmundsson. Sótt 06.09.10
• Wikipedia.org - Listi á íslensku yfir frumefnin og helstu eiginleika þeirra. Sótt 12.06.10
• Listi á ensku yfir frumefnin og helstu eiginleika þeirra - Sótt 15.06.10

Mynd:

• Helín frumeind - Sótt 09.06.10

Eftirfarandi spurningum var einnig svarað:

• Er orðið ódeili, atom, yfirleitt notað í íslensku máli eða er notað eitthvað annað orð sem lýsir fyrirbærinu betur?
• Hvað eru margar rafeindir í einu atómi? En róteindir?
• Hvaða efni hefur flestar frjálsar rafeindir og hvaða efni hefur fæstar?
• Er eitthvað minna en kvarkar?
• Hvert er íslenska heitið á frummefninu númer 111 og nefnist unununium (Uuu)?

Fleiri spyrjendur:

• Sigurgeir Aðalsteinsson
• Sindri Guðmundsson
• Haukur Óli Hauksson
• Ísar Kari, f. 1994
• Gunnar Ingi Ágústsson