Најлакши хемијски елементи, међу којима су водоник, хелијум и мање количине литијума, берилијума и бора, настали су различитим космичким процесима током Великог праска и деловањем космичких зрака. Настанак тежих елемената, почев од угљеника до најтежих елемената, десио се путем нуклеосинтезе у звездама, а при настанку Сунчевог система и формирањем његовог планетарног система из планетарних маглина и супернова, које су избацивале ове елементе у свемир.[3][4]
Велика распрострањеност кисеоника, силицијума и гвожђа за Земљи одаје њихово заједничко порекло у таквим звездама. Док је већина елемената углавном стабилно, постоји мали број природних нуклеарних трансформација из једног елемента у други, а које се такође дешавају при распаду радиоактивних елемената као и у другим природним нуклеарним процесима.[5]
Данас је познато 118 елемената, од чега се 91 хемијски елемент може наћи у природи, а остали су произведени у лабораторији. У хемији, сваки елемент има свој јединствени хемијски симбол. Он се састоји из једног или два слова, обично изведена из имена тог елемента. На пример симбол за угљеник (карбон) је C, док је симбол за алуминијум Al. Понекад су симболи изведени из латинских имена елемената или из неког његовог једињења.[6]
Дељењем материје (у идеалном случају) дошли би до атома тог хемијског елемента.
Историја открића
Појам хемијског елемента настао је током 17. века, након што је све више постајало јасно, да појам елемента из алхемије није погодан за научно објашњење разноврсности особина супстанци и њихових реакција.[7] Један значајан искорак учинио је Етиенне де Клав који је 1641. дао дефиницију елемената као најједноставнијих супстанци од чијих су мешавина састављена једињења и чија се једињења могу поновно разложити на те супстанце. Роберт Бојл је 1661. објавио рад под насловом The Sceptical Chymist врло утицајну критику недостатака алхемије. Осим тога, даље је навео да под појмом хемијског елемента треба подразумевати примитивне супстанце, које нису настале из других супстанци или једни из других, већ чине основне састојке из којих се састоје мешане супстанце.
Оба научника су се тако поставила насупрот тада владајућег учења алхемичара о четири елемента, по којем су све супстанце заправо настале различитим мешањем ватре, воде, ваздуха и земље, те су тако учиниле појам елемента опште ближим експерименталном научном истраживању. Међутим и поред напредног размишљања, и даље су остали „верни“ алхемији, јер су сматрали да такви елементи у природи не постоје, јер је истовремено свака реална супстанца истовремено и мешавина одређених елемената. Бојле је изражавао сумњу да таквих елемената уопште има. Потпуно у духу тада важеће механике, он је заузимао став да супстанце које наоко изгледају монолитно, заправо се састоје из много сићушних истоврсних делића (корпускула), а које се даље опет могу делити на још ситније. Такође је објашњавао разноврсност супстанци и њихових реакција преко безбројних начина у којима ови сићушни делићи могу спајати карактеристично различито за сваку супстанцу. Као резултат таквог мишљења, сматрао је могућом такозвану трансмутацију у алхемији којом би се такви делићи супстанце могли пресложити из једног елемента (нпр. олова) у други (нпр. злато).
Ипак, Бојл је на тај начин припремио пут за истраживања Лавоазјеа, који је одбацио теорију делића (корпускула) као метафизичку спекулацију, али је већ 1789. у своју дефиницију хемијског елемента уградио њихову особину да се они не могу разложити у друге супстанце. Прецизније, сви материјали би требало да буду сврстани у елементе, осим ако не постоји откривена метода за даље одвајање појединих компоненти.[8]
На основу ове дефиниције, Лавоазје је започео изузетно прецизна посматрања хемијских и физичких трансформација материјала у модерној хемији. Посебно се истиче његово откриће закона о очувању укупне масе свих трансформација супстанци и утврдио тачан масени однос у којем чисти елементи реагирају један с другим. Тако је и Џон Далтон извео и закон о умноженим пропорцијама, те 1803. научно могао потврдити постојање непромењивих и неуништивих најмањих честица материје, атома. Према Далтону, елемент је дефинисан као униформни скуп истоврсних атома који се могу спајати са другим атомима према сталним, непромењивим правилима. Различито понашање елемената је објашњавано чињеницом да се атоми разликују по својој маси, величини и могућности спајања са другим атомима. Из тога је произашла могућност да се одреде атомске масе различитих елемената (барем однос једних према другим), те су атоми по први пут постали предмет проучавања експерименталне науке.
Од античких времена па све до средњег века људи су живели у уверењу, да се свет састоји из четири елемента: земље, воде, ваздуха и ватре.
Од елемената у данашњем смислу те речи у антици је било познато само њих неколико у чистом облику, који су се добијали истопљени из руда или су пронађени самородни: угљеник, сумпор, гвожђе, бакар, цинк, сребро, калај, злато, жива и олово.
У току средњовјековне историје рударства, нарочито у немачким Рудним горама, пронађене су руде које су садржавале мале примесе до тад непознатих метала а који су добили имена по духовима из рудника: кобалт, никл и волфрам. Хениг Бранд открио је 1669. фосфор чиме је започело доба откривања већине елемената, те закључно са 1789. годину када је Клапрот открио уранијум у руди ураниту.
Од 1751. били су познати следећи прелазни елементи: гвожђе, кобалт, никл, бакар, цинк, сребро, платина, злато и жива, те елементи главне групе периодног система угљеник, фосфор, сумпор, арсен, калај, антимон, олово и бизмут.[9]
Даљних 11 елемената откривено је у периоду између 1830. и 1869. године. Они су такође били и одређена прекретница у техничко-научном стању развоја, којом је постигнуто откриће и опис неких врло ретких елемената које је до тада било врло тешко или готово немогуће наћи. Били су то хелијум, рубидијум, цезијум, индијум, талијум, ниобијум, рутенијум, као и лантан, церијум, тербијум и ербијум.[12]
Подела елемената
Елементи се могу подјелити на метале и неметале. Метали су обично сјајне чврсте материје које проводе електрицитет. Већина метала се топи на високим температурама. Метали су ковни, што значи да се ковањем могу обликовати у различите облике. Многи су такође истегљиви, што значи да се могу растезати без ломова. Гвожђе, бакар, цинк и уранијум су примери метала. Уз изузетак графита - облика угљеника - неметали не проводе електрицитет. Неметали у чврстом стању, као што су сумпор и фосфор, крти су (код удараца се распадају на делове). Многи се неметали топе код много нижих температура од метала; многи су на собној температури у плиновитом стању. Хлор, водоник и кисеоник су неметали. У природи постоје 92 елемента. Изузев хелијума и неона, сви се могу с другим елементима спајати у једињења. За растављање хемијских једињења и ослобађање елемената које садржавају се користе хемијске реакције.
Називи и ознаке
За означавање елемената хемичари користе ознаке састављене од једног или двају слова. Прво је слово увек велико, а друго слово је увек мало. На пример, ознаке за водоник и цинк су H и Zn. Елементи који су откривени пре 1800-те године често су називани латинским именима. Римљани су олово звали плумбум, а користили су га за израду цеви за воду. Од латинског имена долази ознака Pb и такође показује корене енглеских речi plumber (водоинсталатер) и plumbing (водоинсталатерство). Елементи из групе метала који су откривени накнадно, и често имају имена која завршавају на -иум. На пример плутонијум је откривен је 1940.
Атомски број и маса
Атомски број елемента, Z, је једнак броју протона у елементу. На пример, угљеник, елемент са атомским бројем 6, садржи 6 протона у свом језгру (нуклеусу). Сви атоми датог елемента имају исти атомски број и садрже исти број протона. Ипак, атоми истог елемента могу имати различит број неутрона, и зову се изотопи тог елемента. Атомска маса елемента, A, се мери у јединицама атомске масе (amu) и отприлике је једнака збиру протона и неутрона датог елемента. Неки елементи су радиоактивни и подлежу радиоактивном распаду, мењајући се у други елемент.[13]
Периодни систем
Има 118 познатих елемената, од којих се само 94 јавља у природи. Осталих 24 је направио човек; први такав елемент је техницијум, откривен 1937. Сви елементи које је човек направио су радиоактивни са кратким временом полураспада тако да ако је неки од њих и постојао при настанку Земље, давно се распао.
Званична имена хемијских елемената додељује Међународна унија за чисту и примењену хемију (IUPAC - ајупак), која обично прихвата име које изабере проналазач. Ово може да доведе до контроверзних питања о томе која је истраживачка група стварно открила елемент, што је за релативно дуго времена одложило додељивање имена елементима са атомским бројем 104 и више. (види контроверза о именима хемијских елемената) Хемијским елементима се такође додељује јединствени хемијски симбол, базиран на имену елемента на латинском језику. (На пример, хемијски симбол угљеника има симбол C (лат.carboneum), а натријум има хемијски симбол Na од лат.natrium). Хемијски симболи важе свуда у свету иако се имена елемената често преводе. Прво слово хемијског симбола је увек велико, као у датим примерима.
Изотопи
Атоми истог елемента чија језгра садрже различит број неутрона су различити изотопи тог елемента. Чист елемент може постојати у моноатомским јединицама, у двоатомским или полиатомским јединицама које садржавају исту врсту атома. Ове јединице се зову алотропи, без обзира на стање.
Вештачки елементи
Свемир се састоји углавном од водоника (90%) и хелијума (9%). Огромни притисци и температуре у унутрашњости звезда као што је нпр. Сунце узрокују нуклеарне реакције које претварају водоник у хелијум. Даље нуклеарне реакције спајају водоник и хелијум заједно уз формирање тежих елемената. Земља је настала од тих елемената када су се одвојили делови Сунца. Научници користе нуклеарне реакције за производњу тешких, вештачких елемената из природних елемената. Ови вештачки елементи су толико нестабилни да се распадају или раздвајају, често у минутима или чак секундама.
Једињења и легуре
Елементи могу да се комбинују (да реагују) стварајући чиста једињења (као на пример воду, со, оксиде и органска једињења). У многим случајевима ова једињења имају есенцијално један фиксиран стехиометријски састав, своју структуру и својства.
Неки елементи, поготово метали, се комбинују, стварајући нове структуре променљивијих састава (нпр. металне легуре). У тим случајевима је боље говорити о фазама него о једињењима.
Списак 118 познатих хемијских елемената
Следећа табела садржи 118 познатих хемијских елемената.
Атомски број, име, и симбол служе независно као јединствени идентификатори.
Имена су она која су прихваћена од стране IUPAC; провизиона имена за недавно произведене елементе који нису формално именовани су дата у заградама.
Група, периода, и блок се односе на позицију елемента у периодном систему. Бројеви група су у тренутно званично прихваћеној нотацији; за старије алтернативне нотације погледајте Група периодног система елемената.
Stanje materije(Čvrsto, tečno, ili gasovito) se odnosi na standardne uslove temperature i pritiska (STP).
Pojavljivanje pravi razliku između elemenata koji se javljaju u prirodi, kategorisane kao bilo Praiskonski ili Prolazni (u smislu raspada), i Sintetički elementi koji su proizvedeni tehnološkim putem, i nisu prirodno poznati.
^William L. Masterton, Cecile N. Hurley, Edward J. Neth : Chemistry: Principles and Reactions, 7. izd., Brooks/Cole, Cengage Learning. Masterton, William L.; Hurley, Cecile N.; Neth, Edward (2012). Chemistry: Principles and Reactions. Cengage Learning. стр. 2. ISBN978-1-111-42710-8.
^Housecroft, C. E.; Sharpe, A. G. (2008). Inorganic Chemistry (3. изд.). Prentice Hall. ISBN978-0-13-175553-6.
^Burbidge, E. M.; Burbidge, G. R.; Fowler, W. A.; Hoyle, F. (1957). „Synthesis of the Elements in Stars”. Reviews of ModernPhysics. 29 (4): 547—650.}
^Los Alamos National Laboratory (2011). „Periodic Table of Elements: Oxygen”. Los Alamos, New Mexico: Los Alamos National Security, LLC. Приступљено 7. 5. 2011.
Rauchhaupt, Ulf von (2009). Die Ordnung der Stoffe: Ein Streifzug durch die Welt der chemischen Elemente. Frankfurt am Main: Fischer-Taschenbuch-Verlag. ISBN978-3-596-18590-0.
Lucien F. Trueb: Die chemischen Elemente – Ein Streifzug durch das Periodensystem. . Die chemischen Elemente: Ein Streifzug durch das Periodensystem. Stuttgart: S. Hirzel Verlag. 2005. ISBN978-3-7776-1356-7.
Binder, Harry H. (1999). Lexikon der chemischen Elemente: Das Periodensystem in Fakten, Zahlen und Daten. Stuttgart: S. Hirzel Verlag. ISBN978-3-7776-0736-8.
Alexander C. Wimmer: Die chemischen Elemente.. SMT, Leoben. Wimmer, Alexander C. (2011). Die chemischen Elemente. ISBN978-3-2000-2434-2.
Менделеев Д. И.,. Элементы химические // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона: В 86 томах (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.
Чернобельская Г. М. Методика обучения химии в средней школе. — М.: Гуманитарный издательский центр ВЛАДОС, — 336 с. 2000. ISBN5-691-00492-неважећи ISBN.
-sr.svg)
