Frumefni eru efni sem ekki er hægt að brjóta niður í smærri efnasameindir. Hvert frumefnisatóm er samsett úr kjarna, sem inniheldur nifteindir (eindir sem hafa enga hleðslu) og rótendir (eindir sem hafa jákvæða hleðslu), utan um kjarnann sveima svo rafeindir (eindir með neikvæða hleðslu). Hægt er að sjá atómin fyrir sér eins og sólkerfið, þar sem sólin táknar kjarnann og pláneturnar tákna rafeindirnar á sporbaug kjarnans.

Fjöldi róteinda og rafeinda frumefnanna eru yfirleitt sá sami og þess vegna eru frumefnin í eðli sínu ekki hlaðin. Hins vegar geta frumefnin misst rafeind og þá orðið jákvætt hlaðin eða fengið til sín auka rafeind og verða þá neikvætt hlaðin. Þegar atómin verða hlaðin á þennan hátt er talað um jónir.

Rafeindirnar raðast á nokkurs konar hvel utan á kjarnann. Á innsta hveli er pláss fyrir tvær rafeindir en á hvelunum utan við það er þumalputtareglan sú að pláss er fyrir átta rafeindir. Fjöldi rafeinda á ysta hveli ræður eiginleikum efnanna og getur þeirra til að hvarfast við önnur frumefni. Sem dæmi er auðvelt fyrir frumefni með sex rafeindir á ysta hveli að bindast öðru frumefni sem hefur tvær rafeindir, þá sameindast efnin um átta rafeindir á ysta hvelinu.

Til að koma skikki á frumefnin var búið til kerfi sem sýnir hvernig efnin líkjast hvert öðru og hvaða eiginleika þau hafa, kerfið kallast lotukerfi. Þar er efnunum raðað í tölulegri röð, en eiginleikar efnanna markast meðal annars af því hversu margar rafeindir efnið hefur á ysta hveli.

lotukerfi

Myndin hér að ofan er af stöðluðu lotukerfi þar sést m.a. hvernig efnin flokkast og hvaða form efnin hafa undir venjulegum kringumstæðum. Öll frumefni, og reyndar öll efni, geta tekið á sig, fast form, fljótandi form og gasform þegar aðstæður eru til þess. Til að gera sér í hugarlund hvaða aðstæður gætu leitt til þess að efnin breyta um form getur hjálpað til að sjá fyrir sér hvernig vatn breytist úr klaka yfir í fljótandi vatn og svo að lokum í gas eða vatnsgufu. Vatn er einmitt samsett úr frumefnunum vetni (H) og súrefni (O).

Flest frumefni fyrirfinnast í náttúrunni eða u.þ.b. 81 af 118 efnum, þó þau séu misstöðug. Önnur frumefni hafa orðið til við kjarnasamruna undir mjög sérstökum aðstæðum. Kjarnasamruni er þegar kjarnar tveggja frumefna renna saman, afar flókið og erfitt ferli sem er nánast efni í annan fróðleiksmola. Öll efni sem til eru í heiminum eru einhvers konar samband frumefna. Sum efnanna eins og salt telur bara tvö frumefni (Na og Cl), meðan önnur efni eru flóknari og telja mun fleiri frumefni.

Lýsingin hér að ofan er ekki tæmandi lýsing á frumefnum, en fræðin sem fjallar m.a. um þau, efnafræði, er mjög heillandi. Fyrir þá sem vilja lesa sér enn frekar til um frumefni er bent á Vísindavefinn, meira á Vísindavefinn og Wikipedia. Einnig er hægt að sjá myndrænt hvernig frumefnin haga sér í þessu myndbandi Oslóarháskóla