Úr hverju er sameind?

Svar

Með öflugustu smásjám sem til eru í dag, sem hafa meira en milljónfalda stækkun, má sjá að ýmis efni eru búin til úr litlum óreglulegum ögnum sem eru kallaðar sameindir (einnig stundum nefndar "mólikúl" eftir alþjóðlega heitinu, samanber "molecule" á ensku). Við nánari athugun má sjá að þessar "óreglulegu" sameindir er búnar til úr enn smærri ögnum, sem við nefnum frumeindir ("atom" í ýmsum erlendum málum). Frumeindir eru yfirleitt kúlulaga og ekki skýrt afmarkaðar að sjá. Sameindir eru mjög misstórar en margar þeirra eru einungis um einn tíu milljónasti úr sentímetra að þvermáli. Frumeindir eru nokkru minni, eða um einn hundrað milljónasti úr sentímetra í þvermál.

Nú á dögum eru þekkt um 110 mismunandi frumefni, en frumeind er einmitt undirstöðueining frumefna. Allar frumeindir hvers frumefnis eru eins að því marki til dæmis, að þær hegða sér eins í efnahvörfum og efnasamböndum, með öðrum orðum í sameindum. Í hverri frumeind er að finna kjarna og ský af rafeindum utan við hann. Massi frumeindar er að langmestu leyti fólginn í kjarnanum sem er gerður úr tvenns konar ögnum, róteindum ("protons" á ensku) og nifteindum ("neutrons"). Í öllum frumeindum sama frumefnis er fjöldi róteinda hinn sami, og í óhlaðinni frumeind eru rafeindirnar jafnmargar og róteindirnar. Hins vegar getur fjöldi nifteinda verið svolítið mismunandi og er þá talað um samsætur (isotopes) sama frumefnis. Munur á massa þeirra getur verið umtalsverður en að flestu öðru leyti hegða þær sér eins, svo sem áður var sagt.

Rafeindirnar sem sveima umhverfis kjarnann eru mun léttari agnir og eru rafhlaðnar eins og nafnið bendir til. Rafeindirnar eru á sveimi kringum kjarnann og mynda eins konar ský kringum hann.

Sumar frumeindir má finna í náttúrunni einar sér, óbundnar öðrum frumeindum. Dæmi um slíkt er frumeind helíns (táknuð "He"), sem er afar létt og frumefnið er yfirleitt gas nema hitinn fari niður undir alkul. Þetta gas má meðal annars nota til að blása upp blöðrur og halda þeim á lofti eins og vel er þekkt. Algengara er þó að frumeindir séu bundnar öðrum frumeindum. Þegar nokkrar frumeindir bindast þannig saman er sagt að þær myndi sameindir. Dæmi um sameindir er til dæmis þegar súrefnisfrumeindir (táknaðar með "O"), tengjast saman tvær og tvær og mynda súrefnissameindir, sem við táknum sem "O₂". Súrefnissameindir er að finna í loftinu kringum okkur og eru þær nauðsynlegar öllu lífi á jörðinni.

Fjöldi rafeinda umhverfis kjarna ræður því hvort og hvernig frumeindir tengjast öðrum frumeindum og hversu mörg slík tengi geta myndast. Mismunandi frumeindir hafa mismargar rafeindir. Tengimöguleikar eru því mjög margir sem skýrir fjölbreytileika efnisheimsins sem við lifum og hrærumst í.