Þjóðviljinn - 12.06.1955, Page 7

-
óskar B. Bjarnason, efnaverkfræðingur:
Innri gerð efnisins
Albert Einstein
^ Fegurð landsins
Þetta er það sem frumstætt
fólk mundi kalla fagurt lands-
lag, sagði prófessor Böggild
eitt sinn við okkur, hóp nem-
enda sinna er við vorum
stödd á Paradísarhæðum á
Borgundarhólmi.
>að er að vísu smekksatriði
hvað menn kalla fagurt í lands-
iagi sem öðru. Frjósamt, full-
ræktað land og grænir skógar
þykir sumum fegurst, aðrir
kjósa heldur hina villtu nátt-
úru, Paradísarhæðir eða
hrjóstur fslands, fjöll og
jökla.
Sumir njóta þess að sjá
náttúru og náttúruöfl í gerfi
persónu. Einn vellærður, velsk-
ur prófessor hefur sagt að
það sem við daglega nefnum
landslag væri réttar nefnt
andlit náttúrunnar. Fagurt
landslag er líkt andliti yndis-
legrar konu, segir hann.
Ef við lítum yfir hin fast-
mótuðu form landsins, fjöll,
dali, og vötn í kyrru veðri,
virðist oss svipur þess fast-
mótaður g varanlegur.
Svipmót landsins eins og
það er nú er þó til orðið við
miklar náttúruhamfarir fyrr
á tímum, eldgos. Síðan hafa
öfl veðurs, vatns og vinda og
jökia sorfið og jafnað landið
hægt og hægt.
Loks kom gróðurinn að
klæða landið og gera jörðina
byggilega dýrum og mönnum.
'jAr Hreyíing sameind-
anna
. Víð munum nú ekki halda
lengra þessum hugleiðingum
um sköpun landsins og fegurð
náttúrunnar, heldur líta undir
yfirborð efnisins á frumparta
þess og frumeindir.
Á ytra borði virðist okkur
efnið vera mjög þétt a.mk. ef
við lítum á fasta hluti eða
VÖkVEU
Loftið sem við öndum að
okkur hlýtur hinsvegar að
vera mjög gisið efni. í föstum
hlutum eru sameindir efnisins
að vísu tiltölulega þétt sam-
an, en þær snertast þó ekki.
Hvort sem efnið er kyrrt eða
á hreyfingu hið ytra eru sam-
eindir þess á stöðugri hreyf-
ingu.
í föstu efni sveiflast sam-
eindimar aftur og fram um
jafnvægisstöðu og eftir því
sem hitastig efnisins er
hærra, því hraðar sveiflast
sameindir þess. Þensla efnisins
við upphitun stafar ekki af
því að sameindir þess þenjist
út, heldur af því að bilið á
þeirra ■tíýk&k*'
í vökva er samloðun efnis-
ins minni en í föstu efni, sem
sést á þvi að vökvinn lagar
sig eftir ílátinu, sem hann
er í. Ef vökvi er hitaður upp
í suðumark hverfur samloðun
un hans og sameindimar
geta hreyfst óháðar hver ann-
ari, þ. e. efnið er orðið að
lofttegund. En hvort sem efn-
ið er fast, fijótandi eða loft
kennt eru sameindir þess á
stöðugri hreifingu.
★ Fmmefni og eina-
sambönd
Efnasambönd eru sambönd
frumefna, tveggja eða fleiri.
vatn er t. d. samband frum-
efnanna súrefnis og vatnsefnis.
Sykur er samband súrefnis
Niels Bohr
einn fremsti brautryðjandi
kjamorkuvísindanna.
vatnsefnis og koieínis.
í efnasamböndum eru atóm
frumefnanna tengd saman í
stærri heildir, sem eru allar
eins fyrir hvert efnasamband
og nefnast sameindir (móle-
kúl). þess.
Þegar frumefnin koma fyrir
ein sér, óbundin öðrum efnum-
þá eru atóm þeirra venjulega
einnig tengd saman tvö eða
fleiri. Frumefni sepi eru loft-
tegundir við venjuieg skil-
yrði hafa mjög oft tvær
frumeindir í hverri sameind.
Svo er það til dæmis um súr-
efni og köfnunarefni sem eru
aðalefni andrúmsloftsins. Sam-
eindir frumefnis eru gerðar af
frumeindum (atómum) sem
allar eru eins, en sameindir
efnasambands eru gerðar af
innbyrðis ólíkum atómum þ. e.
atómum þeirra frumefna sem
efnasambandið mynda.
Efnasambönd hafa yfirleitt
allt aðra eiginleika en frum-
efnin.sem þau eru gerð af.
Frumefni vatnsins, vetni og
súrefni eru til dæmis bæði
lofttegundir og hafa allt aðra
eðlislega og efnislega eigin-
leika en vatn. Sykur er gerð-
ur af sömu frumefnum og að
auki af kolefni, sem er fast
efni, aðalefni
V!
Frumeindir
Frumeindir efnisins, atóm-
in eru gerð af mjög efnisþétt-
um, positíft rafhlöðnum kjarna
og rafeindum sem sveima
kring uni kjarnann eftir á-
kveðnum brautum. Mynd
atómsins verður því einskon-
ar örsmækkuð eftirlíking af
sólkerfi. þ>að frumefni sem
einfaldast er að gerð, vatns-
efnið eða vetnið, hefur aðeins
eina ytri rafeind og kjaminn
sem einnig nefnist prótóna er
léttastur allra frumeinda-
kjarna.
Þungi frumeinda er venju-
lega ekki táknaður í grömm-
um, heldur er 1/16 hluti af
þunga súrefnisfrumeindarinn-
ar valinn sem eining, en þa.ð er
hérumbil hið sama og þungi
vatnsefnisfrumeindarinnar.
FrUmeindaþ.ungi eða atóm-
þungi efnis segir “því til um
hversu mörgum sinnum það er
þyngra en vatnsefni, léttasta
frumefnið.
Þyngstu atómkjarnar sem
finnast í náttúrunni eru hér-
umbil 240 sinnum þyngri en
vetniskjarninn og hafa um sig
meir en 90 rafeindir.
Kjami atómsins er lítill og
mjög efnisþéttur. Mestallur
massi eða þungi atómsins er
samankominn i kjarnanum, því
eins og áður var sagt vegur
elektrónan aðeins örlítið brot
af þunga vatnsefnisatómsins.
Þvermál umferðarbrautar raf-
eindarinnar er um 10 þúsund
sinnum meiri en þvermál
kjamans, þannig að mestur
hluti atómsins er tómt rúm.
Hinn mikli þéttleiki efnis-
ins í kjarna frumeindanna
styðst einnig við það að fund-
mundi vega um 60 smálestir.
Efni þessarar stjörnu virðist
því myndað af frumeindakjöm-
um án ytri rafeinda.
Frumeindir efnisins eru svo
smáar að erfitt er að gera sér
þess grein. Enginn maður hef-
ur nokkru sinni séð einstakar
frumeindir né heldur sameind-
1. greln
ist hafa stjörnur sem eru ákaf-
lega þungar miðað við rúm-
mál.
Fylgistjama Síríusar er t. d.
eðlisþyngri en nokkurt efni,
sem þekkt er hér á jörðinni.
Einn teningssentimetri af efni
þessarar stjörnu vegur hér um
bii 2% smálest. Einn fullur
eldspýtnastokkur af þessu efni
Sunnudagur 12. júní 1955 — ÞJÓÐVILJINN — (7
eindir, rafeindir og ýmsar
frumagnir sem kjarnar atóm-
anna eru gerðir af, bæði raf-
hlaðnar agnir, prótónur og ó-
hlaðnar agnir,neindir (nev-
trónur).
í atómum efnanna verka
firnamiklir kraftar, sem ljóst
er meðal annars af því að í
kjama atómsins er efnið ákaf-
lega þétt eða þungt; þar er
nær allur þungi atómsins sam-
ankominn þótt hann sé aðeins
örlítill hluti þess að stærð.
Nú er mönnum orðið ljóst að
orkan, t. d. rafmagn, er eitt
þeirra forma sem efnið birtist
í. Efnið og orkan eru tvær
hliðar á sama hlut. Stundum,
við ákveðnar aðstæður, birtist
efnið sem orka. Það var raunar
Einstein sem gerði fyrstur
manna þessa uppgötvun og
setti fram jöfnur þær sem gilda
um ummyndun efnis í orku
og orku í efni.
★ Kenning og veruleiki
Nú mætti spyrja hvort mynd
sú sem náttúruvísindin draga
upp fyrir oss af hinni örsmáu
veröld frumeinda og sameinda
sé í samræmi við veruleikann.
Hafa menn ekki látið hug-
myndaflug sitt hjálpa til að
fylla í eyðu? Eru til dæmis
frumeindirnar til í raun og
veru?
Það er að vísu satt að hug-
myndaflugið hefur oft átt þátt
í sköpun hinna vísindalegu
kenninga. Vísindaleg kenning
er í upphafi oft aðeins hug-
mynd, tilgáta, tilraun til að
skýra fyrirbæri náttúrunnar.
Vísindalegar kenningar eru
því oft ófullkomnar og stund-
um rangar. En kenningin
verður þó að styðjast við stað-
reyndir, þ. e. hana verður að
prófa með tilraunum og ef
niðurstöðurnar eru í ósamræmí
við ályktanir sem draga má af
kenningunni, þótt ekki sé nema
í einu tilfelli, er kenningin að
líkindum röng eða þarf a. m.
k. endurbóta við. Hinar ýmsu
vísindakenningar eru misvel
studdar staðreyndum og taka
breytingum eða eru afsannaðar
með nýjum tilraunum.
Kenningar nútíma náttúru-
vísinda um gerð og eðli hins
ólífræna efnis hljóta að vera
réttar í aðalatriðum vegna þess
að þær eru studdar svo mörg-
um óyggjandi staðreyndum.
Það má þannig telja hafið yfir
allan efa að frumeindirnar eru
raunverulegir hlutir þótt hug-
myndir manna um þær hafl
breytzt með tímanum og með
nýjum tilraunum. Þótt frum-
eindirnar sjáist ekki með ber-
um augum og ekki heldur !
beztu smásjám, er hægt að
Framhald á 11. síðu.
Eftirmynd af frumeind klórs.
Kjarninn inniheldur 17 prótón-
ur og 18 nevtrónur. Ytri raf-
eindir eru 17. Tvær slíkar
frumeindir mynda eina sam-
eind. Klór er gulgræn loftteg-
und, injög eitruð.
ir, jafnvel ekki í beztu smá-
sjám. Þó munu stærstu eggja-
hvítusameindir sem hafa sam-
eindaþunga 250 þúsund og þar
yfir, nálgast það að vera sýni-
legar í rafeindasjánni. Hin-
ar svonefndu veirur (vírus),
sem deilt er um hvort séu líf-
verur eða aðeins sérstök teg-
und eggjahvitusameinda hafa
verið ljósmyndaðar i rafeinda-
sjánni.
Ef við hugsum okkur ein-
hverju efni skipt í smærri og
smærri agnir, er hin smæsta
ögn sem við komumst að, ein
sameind. Sameindir og frum-
eindir eru nærri óskiljanlega
smáar agnir. Jafnvel í hinum
smæstu dropum vatns er ó-
tölulegur fjöldi vatnssameinda.
Ef við ætlum að kljúfa efnið
í smærri agnir en sameindir,
verðum við að kljúfa samband-
ið í frumeindir þess, atómin.
Atómin voru þangað til tiltölu-
lega nýlega, um síðustu alda-
mót, álitin hinar smæstu ó-
deilanlegu agnir efnisins.Sjálft
orðið, atomos, þýðir einmitt ó-
deilanlegur. En atómin reynd-
ust einnig deilanleg í smærri

Óskar B. Bjarnason efnaverkfræðingur hefur áður
ski'ifað greinaflokk í Þjóðviljann um vísindaleg og
tæknileg efni, en nútímamönnum er fátt nauð-
synlegra en fylgjast eftir megni með þróun þeirra
mála. Uppgötvanir náttúruvísindanna og framfarir
tækninnar hafa valdið og valda stórfelldum breyt-
ingum á lífi manna og lifnaðarháttum. Uppgötvun
eins og hagnýting kjarnorkunnar getur valdið alda-
hvörfum í lífi mannkynsins. Orðiö „atóm“ er á
nokkrum árum oröiö algengt í töluöu máli og rit-
uðu. Hér segir Óskar nokkuð frá byggingu og eðli
atómsins.
.... IWH' ÍHVínií |