Τι είναι ένα στοιχείο στη χημεία;

Χημικά στοιχεία. Ατομικά στοιχεία. Απλές ουσίες. Στοιχεία του περιοδικού πίνακα. Όλοι αυτοί είναι διαφορετικοί όροι για την ίδια έννοια. Πριν από πολύ καιρό, τα «στοιχεία» σήμαιναν τη γη, τον αέρα, τον άνεμο και τη φωτιά – αλλά αυτό δεν ισχύει πλέον. Η ιδέα ενός «στοιχείου», ενός βασικού δομικού στοιχείου της ύλης, έχει κεντρίσει την περιέργεια της ανθρωπότητας για πολλές ηλικίες. Αλλά στη χημεία – τι ακριβώς είναι ένα στοιχείο – πώς το ορίζουμε;

Ιστορικό των στοιχείων

Ο Αριστοτέλης όρισε ότι υπήρχαν τέσσερα γήινα στοιχεία – ο αέρας, ο άνεμος, η γη και η φωτιά. Η αντίληψή του για τα στοιχεία παρέμεινε αμετάβλητη για λίγο περισσότερο από δύο χιλιάδες χρόνια, έως ότου ο Γάλλος χημικός Antoine Lavoisier πραγματοποίησε μια σειρά πειραμάτων που τον έκαναν να συνειδητοποιήσει ότι υπήρχαν «απλές ουσίες» που αργότερα θα ονόμαζε στοιχεία. Το άζωτο, το υδρογόνο, το οξυγόνο, ο άνθρακας, το θείο και ο φώσφορος ήταν έξι πρώιμα στοιχεία που ταξινόμησε ως τέτοια, αλλά επίσης ταξινόμησε εσφαλμένα ορισμένες ενώσεις ως στοιχεία, όπως η αμμωνία.

Fast forward 87 χρόνια. Ο Ρώσος χημεία Ντμίτρι Μεντελέεφ τακτοποίησε τα 52 γνωστά στοιχεία σε σειρές και στήλες, τις οποίες ονόμασε περιοδικός πίνακας . Σύντομα ανακαλύφθηκαν περισσότερα στοιχεία και το τελευταίο που ανακαλύφθηκε φυσικό στοιχείο, το ρήνιο, απομονώθηκε το 1925.

Ορισμός ενός στοιχείου

Μπορούμε να ορίσουμε ένα στοιχείο, ως ένα είδος ύλης που δεν μπορεί να αναλυθεί σε απλούστερη ουσία με χημικά μέσα. Ο μόνος τρόπος να διασπαστεί ένα στοιχείο ή να το αλλάξει σε διαφορετικό στοιχείο, είναι μέσω μιας πυρηνικής αντίδρασης. Μπορείτε να συνθλίψετε ένα στοιχείο, να το πετάξετε, να το κάψετε, να το πατήσετε ή να το διαλύσετε σε οξύ – αλλά και πάλι δεν θα μετατρέψετε, αποσυνθέσετε ή αλλάξετε την ουσία σε άλλο στοιχείο. Αλλά μπορεί να κάνετε ένα χάος.

Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι ένα στοιχείο μπορεί να πάρει πολλές διαφορετικές μορφές. Ας μιλήσουμε για ένα παράδειγμα - το νάτριο. Το καθαρό νάτριο είναι ένα γυαλιστερό, εξαιρετικά αντιδραστικό μέταλλο. Το νάτριο βρίσκεται επίσης στο επιτραπέζιο αλάτι, με τη μορφή ιόντων νατρίου, τα οποία συνδέονται με άτομα χλωρίου. Αυτά τα ιόντα νατρίου δεν είναι γυαλιστερά ή αντιδραστικά όπως το στοιχειακό νάτριο, αλλά το επιτραπέζιο αλάτι εξακολουθεί να «περιέχει» το στοιχείο νάτριο. Και αν διαλύσουμε αλάτι στο νερό, τα ιόντα νατρίου διαλύονται σε διάλυμα. Το διάλυμα «περιέχει» το στοιχείο νάτριο, αλλά δεν είναι σε στοιχειακή μορφή. Η στοιχειώδης μορφή ενός στοιχείου είναι όταν υπάρχει χωρίς να συνδυάζεται χημικά με κανένα άλλο άτομο ή ιόν.

Πόσα Στοιχεία υπάρχουν;

Υπάρχουν επί του παρόντος 118 στοιχεία γνωστά στην ανθρωπότητα. 94 στοιχεία απαντώνται στη φύση και 24 στοιχεία έχουν παραχθεί τεχνητά ή συνθετικά, μέσω πυρηνικών αντιδράσεων. Αυτά τα 24 στοιχεία ονομάζονται μερικές φορές ανθρωπογενή στοιχεία . Τα στοιχεία μπορεί να είναι στερεά, υγρά ή αέρια σε θερμοκρασία δωματίου, 20 βαθμούς Κελσίου.

Το πρώτο στοιχείο στον περιοδικό πίνακα είναι το υδρογόνο. Το τελευταίο στοιχείο, αυτό που συντέθηκε πιο πρόσφατα το 2002, είναι το στοιχείο 118, oganesson – που πήρε το όνομά του από τον Ρωσο-Αρμένιο φυσικό Yuri Oganesson.

Από τα 94 στοιχεία που απαντώνται στη φύση, τα 6 από αυτά εμφανίζονται μόνο σε εξαιρετικά μικρές ποσότητες ίχνους – για παράδειγμα φράγκιο ή ποσειδώνιο. Αυτά τα έξι είναι όλα ραδιενεργά και υπάρχουν μόνο ως προϊόντα αποσύνθεσης άλλων πιο άφθονων ραδιενεργών στοιχείων.

Ιδιότητες στοιχείων

Τα στοιχεία έχουν ποικίλες διαφορετικές χημικές και φυσικές ιδιότητες. Τι κοινό έχουν όμως;

Αρχικά, κάθε στοιχείο έχει έναν μοναδικό αριθμό πρωτονίων. Εάν τροποποιήσετε τον αριθμό των πρωτονίων ενός στοιχείου μέσω μιας πυρηνικής αντίδρασης, καταλήγετε σε διαφορετικό. Ένα καθαρό στοιχείο αποτελείται από έναν μόνο τύπο ατόμου – άτομα αυτού του στοιχείου.

Τα περισσότερα στοιχεία έχουν ισότοπα – διαφορετικές μορφές του στοιχείου που έχουν τον ίδιο αριθμό πρωτονίων και ηλεκτρονίων, αλλά διαφορετικό αριθμό νετρονίων. Τα ισότοπα ενός στοιχείου έχουν γενικά τις ίδιες χημικές ιδιότητες, αλλά μπορεί να έχουν ελαφρώς διαφορετικές φυσικές ιδιότητες.

Μια άλλη ιδιότητα ενός στοιχείου - είναι ότι έχει ένα μοναδικό σύμβολο, ατομικό αριθμό και το δικό του τετράγωνο στον περίφημο περιοδικό πίνακα. Το σύμβολο, γνωστό ως ατομικό σύμβολο, είναι συνήθως μια συντομογραφία για το όνομά του, όπως το Cl για το χλώριο. Αλλά μερικές φορές το ατομικό σύμβολο συντόμιζε τη λατινική ονομασία. Για παράδειγμα, το Na είναι η συντομογραφία του Natrium, η λατινική ονομασία για το στοιχείο νάτριο. Ο ατομικός αριθμός αντιπροσωπεύει τον αριθμό των πρωτονίων που έχει ένα στοιχείο, που κυμαίνεται από 1 έως 118. Ο περιοδικός πίνακας είναι ένα γράφημα όλων των στοιχείων, ταξινομημένα σε σειρές και στήλες ανά «οικογένειες». Διαβάστε σχετικά με τον τρόπο ανάγνωσης του περιοδικού πίνακα.

Παραδείγματα στοιχείων

Μερικά από τα πιο γνωστά στοιχεία περιλαμβάνουν νάτριο, μαγνήσιο, σίδηρο, χαλκό, ήλιο, άνθρακα, υδρογόνο, άζωτο και χρυσό. Ο σίδηρος, ο χαλκός και ο χρυσός είναι όλα στερεά μέταλλα. Το ήλιο και το αργό είναι παραδείγματα αδρανών αερίων. Ο άνθρακας είναι ένα στερεό «μη μέταλλο», ενώ ο υδράργυρος είναι ένα υγρό μέταλλο σε θερμοκρασία δωματίου. Τα 118 στοιχεία έχουν όλα διαφορετικές συναρπαστικές φυσικές και χημικές ιδιότητες και θα μπορούσατε να περάσετε μια ζωή μελετώντας τις ενώσεις ενός μόνο στοιχείου.

Σχετικοί Όροι

Ένα μόριο μπορεί να αποτελείται από ένα στοιχείο ή πολλά στοιχεία. Μια ένωση περιέχει πάντα δύο ή περισσότερα στοιχεία. Ένα άτομο μπορεί να είναι μόνο ένα στοιχείο και όλα τα στοιχεία αποτελούνται από άτομα αυτού του στοιχείου. Τα ιόντα είναι φορτισμένα σωματίδια που αποτελούνται από ένα μόνο στοιχείο ή πολλά στοιχεία.

Θέλετε να μάθετε περισσότερα;

Ο φίλος μας Eric Scerri συνέγραψε ένα υπέροχο βιβλίο με τίτλο «Τι είναι ένα χημικό στοιχείο ". Η αναφορά για το βιβλίο είναι ο Eric Scerri, Elena. Ghibaudi (επιμ.) Τι είναι ένα χημικό στοιχείο; , OUP, 2020. Ο Δρ. Scerri εμβαθύνει στον ορισμό ενός στοιχείου με περισσότερες λεπτομέρειες. Για παράδειγμα – τι ακριβώς είναι ο άνθρακας; Είναι συγκεκριμένο ισότοπο; Είναι ένας «μέσος όρος» όλων των ισοτόπων του; Έχει ιδιαίτερες ιδιότητες και αν ναι ποιες είναι αυτές οι ιδιότητες; Και τι γίνεται με τα αλλοτρόπα του; Και είναι πραγματικά «χημικά στοιχεία» τα υπερβαριά στοιχεία, που αποσυντίθενται σε κλάσματα δευτερολέπτου; Είχε ο Mendeleev τη σωστή αφηρημένη έννοια ενός στοιχείου; Αυτό το βιβλίο φέρνει πολλά εξαιρετικά σημεία σχετικά με τα στοιχεία που πρέπει να σκεφτείτε. «Το κουτάλι που εξαφανίζεται " και "Uncle Tungsten" είναι επίσης εξαιρετικά βιβλία για να μάθετε περισσότερα σχετικά με τα στοιχεία.