Transcript Öll efni eru gerð úr frumeindum sem allar eru eins í hverju frumefni

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).
Hugmynd Demokrítosar
Frumeindir og sameindir
• John Dalton er talinn höfundur
nútíma frumeindakenningarinnar 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.
Hugmynd Daltons
Frumeindir og sameindir
• Frumefni: Ef allar frumeindir 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).
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).
Frumeindir og sameindir
Aðrar sameindir eru
samsettar úr ólíkum
frumeindum. Hreint
efni slíkrar sameindar
nefnist efnasamband
s.s. tréspíri eða
metanol (CH3OH)
Skyggnst inn í frumeindina
• Líklega ímynda
flestir sér að efni
séu ein órofa
samfelld heild frekar
en að þau séu
samsett úr
einhverjum
afmörkuðum ögnum
(frumeindum eða
sameindum)
Skyggnst inn í frumeindina
• Er ekki dálítið skrýtið að
hugsa um loft eða vatn
eða járn sem
einhverskonar kúlur?
• Hugmyndin um að allt
efni væri gert úr
minnstu (kúlulaga)
eindum eða ögnum kom
fram hjá Forn-Grikkjum
en Aristóteles kaffærði
hana í fæðingu ef svo
má segja.
Skyggnst inn í frumeindina
Descartes
• Á 16. öld fór hugmyndin að
skjóta upp kollinum að nýju,
til dæmis hjá Gassendi
nokkrum sem tileinkaði hana
Guði: „Guð bjó til frumeindir
og setti inn í þær hreyfinguna sem hefur verið í þeim
alla tíð síðan.”
• Frægir hugsuðir á 16. og 17.
öld aðhylltust líka hugmyndina um frumeindir, menn á
borð við Descartes, Newton
og Boyle.
Skyggnst inn í frumeindina
• Boyle, til dæmis, sem var
uppi á árunum 1627 til 1691,
reyndi meira að segja að
mæla stærð frumeinda og
greindi á milli stakra
frumeinda og klasa af
frumeindum.
• Þarna sjáum við móta fyrir
hugmyndinni um sameindina
sem varð þó ekki ljós fyrr en
Dalton setti fram frumeindakenningu sína rúmum
hundrað árum síðar.
Skyggnst inn í frumeindina
•
•
Öreindir
Massi frumeinda og öreinda er
oftast gefinn í svokölluðum u
einingum. 1 u jafngildir 1/12 af
massa tiltekinnar
kolefnissamsætu (C-12) og
samsvarar 1,661 x
10–24g
eða
0,000000000000000000000001661
g
•
Massi róteindar = massi
nifteindar = 1 u og rafeind er
margfalt (um 2000 sinnum)
léttari.
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
Skyggnst inn í frumeindina
• Tákn frumefnis og frumeinda
sem það er gert úr eru eins.
Þannig stendur Fe bæði fyrir
frumefnið járn og
járnfrumeind.
• Í fyrra tilvikinu getur verið
gott að bæta ástandstákni
aftan við, skrifa til dæmis
Fe(s) þegar maður er að tala
um járn í föstu formi. Þetta er
hins vegar ekki gert þegar
talað er um frumeindir.
Skyggnst inn í frumeindina
• Að tala um
„járnfrumeind í föstu
formi” er
merkingarleysa, eða
álíka og að tala um eitt
sandkorn sem
sandströnd.
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.
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.
Skyggnst inn í frumeindina
• Hér taka frumeindirnar
við rafeindum og fá
mínushleðslu eða láta
frá sér rafeindir og
verða plúshlaðnar.
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
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.
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 SO 2 - . Þessar jónir koma
4
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.