pierwiastek chemiczny

pierwiastek chemiczny,

zbiór atomów, których jądra mają taką samą liczbę protonów, czyli atomów o takiej samej liczbie atomowej (oznaczanej symbolem Z).

Liczba atomowa jest charakterystyczną cechą pierwiastka chemicznego. Atomy danego pierwiastka chemicznego mogą się różnić liczbą neutronów, a zatem i masą jądra (izotopy). Ten sam pierwiastek może tworzyć odmiany występujące w tym samym stanie skupienia, ale różniące się właściwościami fizycznymi i chemicznymi; odmiany takie nazywa się odmianami alotropowymi, a zjawisko ich występowania alotropią. Przemiany jednych pierwiastków w inne zachodzą samorzutnie w przypadku pierwiastków promieniotwórczych (rozpad promieniotwórczy), a w przypadku innych pierwiastków chemicznych tylko w wyniku bombardowania jąder atomowych wysokoenergetycznymi cząstkami (np. protonami, deuteronami, cząstkami α) lub powolnymi neutronami; są to warunki znacznie odbiegające od zwykłych warunków fizykochemicznych. Pierwiastek chemiczny można więc określić jako substancję prostą, której nie udaje się rozłożyć na żadną inną substancję działaniem zwykłych czynników chemicznych i fizycznych. Każdy pierwiastek chemiczny oznacza się odpowiednim symbolem (symbole chemiczne). Właściwości chemiczne, a w znacznym stopniu i fizyczne pierwiastka chemicznego zależą od struktury powłok elektronowych otaczających jądro atomowe, tj. konfiguracji elektronowej (atom). O właściwościach chemicznych decyduje budowa najbardziej zewnętrznej powłoki elektronowej (tzw. elektrony walencyjne). Do istotnych wielkości charakteryzujących dany pierwiastek chemiczny należą: energia jonizacji, elektroujemność, wartościowość oraz stopień utlenienia, jaki atom pierwiastka chemicznego przyjmuje w związku chemicznym oraz rodzaj tworzonych przezeń związków. Większość pierwiastków chemicznych występuje w temperaturze 25°C w stanie stałym, 2 są cieczami (brom i rtęć), a 11 gazami (wodór, azot, tlen, fluor, chlor oraz helowce). Najliczniejszą grupę pierwiastków chemicznych (80%) stanowią metale, pozostałe to niemetale. W Układzie Słonecznym, podobnie jak w całym Wszechświecie, przeważają pierwiastki najlżejsze — atomy wodoru stanowią 88,6% wszystkich atomów, a atomy helu — 11,3%; zawartość innych pierwiastków chemicznych zmniejsza się wraz ze wzrostem ich masy atomowej, jednak do wyjątków należą lit, bor, a zwłaszcza beryl, które występują w ilościach znacznie mniejszych, oraz żelazo i pierwiastki sąsiednie, których zawartości są ok. 1000 razy większe od przewidywanych. Inne jest rozpowszechnienie pierwiastków chemicznych na Ziemi. Skorupa ziemska jest zbudowana w ok. 99% z 8 pierwiastków, najwięcej jest tlenu (ponad 46% masowych), krzemu (ok. 27%), trzecie miejsce zajmuje glin (ok. 8%), a kolejne: żelazo, wapń, magnez, sód i potas; pozostałe 73 trwałe pierwiastki chemiczne stanowią tylko ok. 1% skorupy Ziemi. Zwykle pierwiastki występują w postaci związków chemicznych, z których otrzymuje się je za pomocą różnych reakcji chemicznych; w stanie wolnym występują gazy szlachetne (helowce) oraz m.in. tlen, wodór, azot, siarka, węgiel, rtęć, złoto; pierwiastki naturalne występują przeważnie w postaci mieszaniny kilku izotopów, mającej zwykle stały skład procentowy (geochemia, klark pierwiastków); pierwiastki chemiczne o liczbach atomowych większych od 92 (transuranowce) otrzymano w wyniku sztucznych reakcji jądrowych. Zbiór wszystkich oficjalnie zatwierdzonych (przez Międzynarodową Unię Chemii Czystej i Stosowanej) pierwiastków chemicznych liczy (2015) 114 elementów; doniesiono też o otrzymaniu pierwiastków chemicznych o liczbach atomowych 113, 115 i większych niż 116. Pojęcie „pierwiastek chemiczny” wprowadził 1661 R. Boyle, który w dziele The Sceptical Chymist uznał za pierwiastki substancje będące kresem analizy chemicznej, a pierwszą racjonalną definicję pierwiastka i związku chemicznego podał J. Dalton w New System of Chemical Philosophy (1808).