Efni í atómfræði og hreyfifræði
Í þúsundir ára trúðu Forn- Grikkir að öll hrein efni (t.d. hreint gull, hreint járn 😉 o.s.frv.) væru samsett úr atómum. Samkvæmt þeim, ef hreint efni væri skorið í litla bita, þá væru þessir litlu bitar skornir aftur, síðan skornir aftur ... og svo framvegis, þá yrði til minnsti biti sem ekki væri hægt að skera lengra. Sá minnsti biti sem ekki væri hægt að skera lengra var kallaður atóm . Atóm þýðir „ekki hægt að skipta“ (á grísku).
Á þeim tíma var talið að frumeindir væru ódeilanlegar. Hins vegar uppgötvuðu vísindamenn síðar rafeindir og kjarna (róteindir og nifteindir) og afsanntu þannig þá hugmynd að frumeindir væru ódeilanlegar . Frumeindir eru samsettar úr rafeindum (neikvætt hlaðnar) og kjarna. Rafeindir snúast um kjarnann. Inni í kjarnanum eru róteindir (jákvætt hlaðnar) og nifteindir (hlutlausar, sem þýðir að þær eru án hleðslu).
Það er til önnur kenning, kölluð samfellukenningin (samfelld = áframhaldandi). Þessi kenning segir að hægt sé að skipta hreinu efni óendanlega niður í smærri einingar. Samkvæmt þessari kenningu er ekkert til sem heitir minnsti hluti. Hægt er að skipta minnstu hlutunum niður í smærri einingar, og svo framvegis, óendanlega.
Af þessum tveimur kenningum, hvor er rétt? Atómkenningin eða samfellda kenningin?
Í eðlisfræði er hvaða kenning sem er vísindalega viðurkennd ef hægt er að sanna hana með tilraunum. Á 18. , 19. og 20. öld sannaðist atómkenningin rétt með tilraunum sem vísindamenn framkvæmdu.
Fyrst skaltu skilja eftirfarandi útskýringu. Frumefni eru hrein efni sem ekki er hægt að skipta efnafræðilega í önnur efni, til dæmis gull (Au), járn (Fe), kopar (Cu), sink (Zn), natríum (Na), kalsíum (Ca), klór (Cl), köfnunarefni (N), súrefni (O), vetni (H) o.s.frv. Auk frumefna eru einnig til efnasambönd. Efnasambönd eru samsett úr frumefnum. Þar sem þau eru samsett úr frumefnum er samt hægt að skipta efnasamböndum í frumefni. Dæmi um efnasamband er vatn.
Minnsti hluti frumefnis er atóm, en minnsti hluti efnasambands er sameind. Sameindir eru samsettar úr atómum sem eru tengd saman . Hreint gull er dæmi um frumefni. Hreint gull er í raun samsett úr gullatómum (Au). Járnstykki er einnig dæmi um frumefni. Járn er samsett úr járnatómum (Fe). Þannig er frumefni hreint efni sem er samsett úr sömu gerð atóma.
Vatnið sem þú sérð oft, heldur á og drekkur er gert úr vatnssameindum (efnaformúla H2O). Vatnsameindir eru samansettar úr tveimur vetnisatómum (H) og einu súrefnisatómi (O).
Hér eru nokkrar sannanir fyrir atómkenningunni:
Í fyrsta lagi, lögmálið um fasta hlutföll.
Lögmálið um ákveðin hlutföll segir að þegar frumefni sameinast og mynda efnasambönd, þá hafa efnasamböndin sama massahlutfall. Til dæmis, salt… Saltið sem við sjáum er efnasamband sem samanstendur af saltsameindum (efnaformúla NaCl). Náttúrulega eru saltsameindir alltaf myndaðar úr 23 hlutum natríums (Na) og 35 hlutum klórs (Cl).
Samfellda kenningin getur ekki útskýrt þetta , en frumeindakenningin getur það . Samkvæmt frumeindakenningunni eru frumeindir minnsti hluti frumefnis , þannig að frumeindir hafa massa . Samanburður á massa frumefna sem mynda efnasamband tengist vissulega hlutfallslegum massa frumefnanna sem mynda frumefnið. Vísindamenn ákvarða hlutfallslegan massa frumefnisins út frá magni hvers frumefnis sem myndar efnasambandið. Það er sagt vera afstætt vegna þess að hlutfallslegur massi atóms frumefnis er borinn saman við hlutfallslegan massa atóms annars frumefnis.
Vetni er léttasta atómið, þess vegna er það notað sem viðmið. Hlutfallslegur massi vetnisatóms (H) er gefinn gildið 1. Með því að nota hlutfallslegan massi vetnisatóms sem viðmið er hlutfallslegur massi kolefnisatóms (C) gefinn gildið 12, hlutfallslegur massi súrefnisatóms (O) er gefinn gildið 16 og svo framvegis (skoðið bara lotukerfið). Hlutfallslegur massi kolefnisatóms = 12 þýðir að massi eins kolefnisatóms er 12 sinnum meiri en massi eins vetnisatóms (H). Hlutfallslegur massi súrefnisatóms = 16 þýðir að massi eins súrefnisatóms er 16 sinnum meiri en massi eins vetnisatóms (H).
Í Alþjóðakerfinu (SI) höfum við massastaðal, platínu-iridíum atóm, sem geymt er hjá Alþjóðastofnuninni um þyngd og mælikvarða (Frakklandi). Samkvæmt alþjóðasamningum er massi þessa platínu-iridíum atóms 1 kg. Þetta er staðlað kílógramm. Á atómskala höfum við einnig annan massastaðal, kolefnis-12C atómið. Samkvæmt alþjóðasamningum er massi eins kolefnis-12C atóms 12,0000 sameinaðar atómmassaeiningar (u).
1 einingar = 1,66 x 10-27 kg.
Massi eins atóms af C kolefni (C) = 12,0000 u, massi eins atóms af vetni (H) = 1,0078 u, massi eins atóms af súrefni (O) = 15,9994 u, massi eins atóms af natríum = 22,9897 u og svo framvegis. Nánari upplýsingar um atómmassa má finna í lotukerfinu.
Auk atómmassa er einnig til eitthvað sem kallast sameindamassi. Sameindamassi er heildarmassi atómanna sem mynda sameind. Til dæmis er sameindamassi salts (NaCl) = massi eins natríumatóms (Na) + massi eins klóratóms (Cl). Sameindamassi vatns (H2O ) = massi tveggja vetnisatóma (H) + massi eins súrefnisatóms (O).
Í öðru lagi, Brown-hreyfing
Einu sinni var uppi enskur líffræðingur að nafni Robert Brown. Ia var að skoða frjókorn sem sett voru í vatn (1827). Vatn og frjókorn sáust nota smásjá. 
Robert Brown fannst mér skrýtið eftir að hafa séð frjókornin hreyfast af sjálfu sér. Skrýtið vegna vatnsins sedan þögull, Af hverju Frjókorn hreyfast. Frjókornahreyfingaráttin er handahófskennd en samfelld. Ia grunar að hreyfingin sé lífsform, mana lifandi frjókorn svo það geti færa sig. En ályktun hans var röng því litlar ólífrænar agnir eins og frjókorn hreyfðust einnig þegar þær voru settar inn. ke í vatni. Þessi tegund hreyfingar kallast vatnshreyfing. BRown.
Þessa uppgötvun var ekki hægt að útskýra fyrr en hreyfifræðin var þróuð.
Hreyfifræði
Hreyfifræði þýðir hreyfing ( gríska ). Hreyfifræðikenningin segir að hvert efni sé samsett úr atómum eða sameindum og að þessi atóm eða sameindir hreyfist stöðugt á handahófskenndan hátt.
Þegar atóm eða sameindir hreyfast memepunyai hraði. Atóm eða sameindir einnig memepunyai massi. Vegna þess að memepunyai massi (m) og hraði (v), þá hefur atómið eða sameindin hreyfiorku (EK) og skriðþunga (p). Hreyfiorka: EK = 1⁄2 mv2. Meðan skriðþunginn er: p = m v. Auk skriðþunga er til kraftur. Þegar hreyfing er til staðar er alltaf möguleiki á árekstri. Þess vegna myndast kraftur vegna breytinga á skriðþunga við árekstur.
Við getum sagt að hreyfifræðin byggist í raun á hreyfiorku, skriðþunga og krafti. Þessir þrír þættir eru rannsakaðir í greininni um hreyfifræði (lögmál Newtons, högg og skriðþunga). Munurinn er sá að í hreyfifræðinni beitum við hreyfifræðinni á atóm- eða sameindastigi. Hreyfifræðin var þróuð af Boyle (1627–1691), Daniel Bernoulli (1700–1782), Joule (1818–1889), Kronig (1822–1879), Rudolph Clausius (1822–1888) og Clerk Maxwell (1831–1879).
Tilvist þessarar hreyfifræðikenningar getur útskýrt uppgötvun Browns . Samkvæmt hreyfifræðinni hreyfast frjókorn vegna þess að þau eru ýtt af hraðhreyfandi vatnssameindum. Vegna þess að það eru svo margar vatnssameindir er frjókornið ýtt úr ýmsum áttum.
Byggt á lögmáli um ákveðin hlutföll og uppgötvun Brown-hreyfingarinnar hefur frumeindafræðin notið vaxandi viðurkenningar meðal vísindamanna. Frumeind er minnsti hluti efnis. Þannig hafa frumeindir stærð. Hversu stórt er frumeind?
Árið 1905 rannsakaði Einstein stærð atóma fræðilega. Byggt á atómkenningu, hreyfifræði og gögnum sem aflað var með tilraunum komst hann að því að þvermál atóms er um 10-10 m . Þannig var þvermál atómsins fengið með útreikningum. Stærð atómsins hafði verið uppgötvuð, þannig að atómkenningin var viðurkennd, sem og hreyfifræðin.
