化学元素

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May 21, 2022

化学元素是一种纯化学物质,不能用普通化学方法分成两种或两种以上的纯物质。化学元素仅由一种原子组成,它们的原子序数不同,即。原子核中的质子数。元素分为金属、准金属和非金属。化学元素最著名的例子是碳、氮、氧、硅、砷、铝、铁、铜、金、汞和铅。最轻的化学元素,包括氢、氦和少量的锂、铍和硼,是由大爆炸期间的各种宇宙过程和宇宙射线的作用形成的。较重元素的形成,从碳到最重的元素,是通过恒星的核合成发生的,随着太阳系的形成以及行星系统的形成,行星状星云和超新星将这些元素喷射到太空中。地球上氧、硅和铁的高度分布揭示了它们在这些恒星中的共同起源。虽然大多数元素大部分是稳定的,但从一种元素到另一种元素的自然核转变也发生在放射性元素的衰变和其他自然核过程中。今天已知 118 种元素,其中 91 种是化学元素元素可以在自然界中找到,其余的都是在实验室中生产的。在化学中,每种元素都有其独特的化学符号。它由一两个字母组成,通常源自该元素的名称。例如,碳的符号是C,而铝的符号是Al。有时符号源自元素的拉丁名称或其某些化合物。通过划分物质(理想情况下),它们将到达该化学元素的原子。

发现历史

化学元素的概念起源于 17 世纪,后来越来越清楚的是,炼金术中元素的概念不适合对物质的各种性质及其反应进行科学解释。艾蒂安·德·克拉夫 (Etienne de Klav) 向前迈出了重要的一步,他于 1641 年将元素定义为最简单的物质,其中的混合物由化合物组成,并且其化合物可以再次分解为这些物质。 1661 年,罗伯特·博伊尔 (Robert Boyle) 发表了题为《怀疑的化学家》(The Skeptical Chymist) 的著作,该著作对炼金术的缺点非常有影响力。此外,他进一步指出,化学元素一词应理解为原始物质,它不是来自其他物质或彼此之间,而是构成混合物质的基本成分。因此,两位科学家都反对当时炼金术士关于四种元素的统治教导,据此,所有物质实际上都是由火、水、空气和土的不同混合而产生的,因此使元素的概念更接近于实验科学研究。然而,尽管思想先进,他们仍然“忠实”于炼金术,因为他们相信自然界中不存在这种元素,因为同时每一种真实的物质同时都是某些元素的混合物。博伊尔表示怀疑根本就存在这样的因素。完全本着当时有效的力学精神,他认为看似整体的物质实际上由许多相同的微小粒子(微粒)组成,这些微粒可以进一步细分为更小的微粒。他还通过无数种方式解释了物质的多样性及其反应,其中这些微小颗粒可以针对每种物质以不同的方式结合。作为这种观点的结果,他认为炼金术中的所谓嬗变是可能的,通过这种转变,物质的这种粒子可以从一种元素(例如铅)重新排列为另一种元素(例如金)。尽管如此,波义耳为拉瓦锡的研究铺平了道路,拉瓦锡拒绝了粒子(微粒)理论作为形而上学的推测,但早在 1789 年,他就将它们不能分解成其他物质的特性纳入了他对化学元素的定义。更准确地说,所有的材料都应该被归类为元素,除非发现了进一步分离单个成分的方法。基于这个定义,拉瓦锡开始对现代化学中材料的化学和物理转变进行极其精确的观察。他对物质所有转化总质量守恒定律的发现尤其值得注意,他建立了纯元素相互反应的精确质量比。这就是约翰·道尔顿 (John Dalton) 推导出比例乘法定律的方式,并且在 1803 年,他可以科学地证实不可变且坚不可摧的最小物质粒子——原子的存在。根据道尔顿的说法,元素被定义为一组统一的相同原子,这些原子可以根据不变的、不可变的规则与其他原子连接。元素的不同行为是由原子的质量、大小和与其他原子结合的能力不同的事实来解释的。这就产生了确定不同元素的原子质量(至少是相互之间的关系)的可能性,原子第一次成为实验科学的主题。根据道尔顿的说法,元素被定义为一组统一的相同原子,这些原子可以根据不变的、不可变的规则与其他原子连接。元素的不同行为是由原子的质量、大小和与其他原子结合的能力不同的事实来解释的。这就产生了确定不同元素的原子质量(至少是相互之间的关系)的可能性,原子第一次成为实验科学的主题。根据道尔顿的说法,元素被定义为一组统一的相同原子,这些原子可以根据不变的、不可变的规则与其他原子连接。元素的不同行为是由原子的质量、大小和与其他原子结合的能力不同的事实来解释的。这就产生了确定不同元素的原子质量(至少是相互之间的关系)的可能性,原子第一次成为实验科学的主题。这就产生了确定不同元素的原子质量(至少是相互之间的关系)的可能性,原子第一次成为实验科学的主题。这就产生了确定不同元素的原子质量(至少是相互之间的关系)的可能性,原子第一次成为实验科学的主题。

元素的发现

从古代到中世纪,人们一直相信世界由四种元素组成:土、水、空气和火。在古代现代意义上的元素中,只有少数以从矿石中熔化或发现的纯形式为人所知:碳、硫、铁、铜、锌、银、锡、金、汞和铅..在中世纪的采矿历史中,特别是在德国矿石山脉,人们发现了含有迄今未知金属的小杂质的矿石,这些杂质以矿山中的精神命名:钴、镍和钨。 Henig Brand 于 1669 年发现了磷,这标志着大多数元素被发现的开始,并于 1789 年结束,当时 Klaprot 在铀矿中发现了铀。从 1751 年起,已知下列过渡元素:铁、钴、镍、铜、锌、银、铂、金、汞,以及元素周期表主族元素碳、磷、硫、砷、锡、锑、铅、铋。1751年后至1800年,氢、钛、铬、锰、钇、锆发现了钼、钨、铀,以及后来的氮、氧、氯和碲。在 1800 年至 1830 年期间,从第二组元素中共发现了 22 种新元素:钒、钽、铑、钯、镉、锇、铱和稀土钍族金属,以及主族元素:锂、铍、钠、镁、钾、钙、锶、钡、硼、铝、硅、硒、碘和溴。在 1830 年至 1869 年期间又发现了 11 种元素。它们也是技术科学发展状态的转折点,这导致了一些非常罕见的元素的发现和描述,这些元素在此之前很难或几乎不可能找到。它们是氦、铷、铯、铟、铊、铌、钌,以及镧、铈、铽和铒。

元素的划分

元素可分为金属和非金属。金属通常是导电的闪亮固体。大多数金属在高温下熔化。金属是锻造的,这意味着它们可以通过锻造成型为不同的形状。许多也是可拉伸的,这意味着它们可以拉伸而不会断裂。铁、铜、锌和铀是金属的例子。除了石墨 - 一种碳 - 非金属不导电。固态的非金属,如硫和磷,很脆(它们在撞击时分解成颗粒)。许多非金属的熔化温度远低于金属;许多在室温下是气态的。氯、氢和氧是非金属。自然界有92种元素。除了氦和氖,它们都可以与其他元素结合成化合物。化学反应用于分解化合物并释放它们所含的元素。

名称和标签

为了表示元素,化学家使用由一两个字母组成的标签。第一个字母总是大,第二个字母总是小。例如,氢和锌的名称是 H 和 Zn。1800 年之前发现的元素通常以拉丁名称命名。罗马人称铅铅,并用它制造水管。拉丁名称中的符号 Pb 也显示了英语单词水管工 (plumber) 和管道工 (plumber) 的词根。来自后来发现的金属组的元素,名称通常以 -ium 结尾。例如,钚是在 1940 年发现的。

原子序数和质量

元素的原子序数 Z 等于元素中的质子数。例如,碳,一种原子序数为 6 的元素,其原子核中含有 6 个质子。给定元素的所有原子都具有相同的原子序数并包含相同数量的质子。然而,同一元素的原子可以有不同数量的中子,称为该元素的同位素。元素 A 的原子质量以原子质量 (amu) 为单位测量,大约等于给定元素的质子和中子的总和。有些元素是放射性的,会发生放射性衰变,变成另一种元素。

定期制

它(自 2004 年以来)有 116 种已知元素,其中只有 91 种存在于自然界。其他 25 个是人工制造的;第一个这样的元素是技术人员,于 1937 年发现。所有人造元素都具有放射性,半衰期很短,因此,如果其中任何一个在地球形成时就存在,那么它在很久以前就已经解体了。有按名称、符号和原子序数列出的元素列表。然而,最方便的元素表示是通过元素周期表,它将具有相似化学性质的元素分组。化学元素的正式名称由国际纯粹与应用化学联盟 (IUPAC - ajupak) 指定,通常接受发明者选择的名称。这可能会导致关于哪个研究小组真正发现了该元素的有争议的问题,这将名称分配给原子序数为 104 及更高的元素延迟了相对较长的时间。 (参见化学元素名称的争议)化学元素也被赋予一个独特的化学符号,基于拉丁元素的名称。 (例如,碳的化学符号为 C(lat.Carboneum),而钠的化学符号为 Na,表示lat.Sodium)。化学符号在世界各地都有效,尽管元素的名称经常被翻译。化学符号的第一个字母总是大写,如给定的例子。化学符号在世界各地都有效,尽管元素的名称经常被翻译。化学符号的第一个字母总是大写,如给定的例子。化学符号在世界各地都有效,尽管元素的名称经常被翻译。化学符号的第一个字母总是大写,如给定的例子。

同位素

同一元素的原子核含有不同数量的中子,则是该元素的不同同位素。纯元素可以以单原子单元、双原子或多原子单元的形式存在,其中包含相同类型的原子。无论条件如何,这些单位都称为同素异形体。

人造元素

宇宙主要由氢(90%)和氦(9%)组成。恒星内部的巨大压力和温度,例如 太阳会引起将氢转化为氦的核反应。进一步的核反应将氢和氦结合在一起形成更重的元素。当太阳的一部分分离时,地球是由这些元素形成的。科学家们利用核反应从自然元素中生产出重的人造元素。这些人造元素非常不稳定,它们通常会在几分钟甚至几秒钟内分解或分离。

化合物和合金

元素可以结合(反应)形成纯化合物(如水、盐、氧化物和有机化合物)。在许多情况下,这些化合物基本上具有固定的化学计量组成、结构和性质。一些元素,尤其是金属,结合起来形成具有更多可变成分的新结构(例如金属合金)。在这些情况下,谈论相比谈论化合物更好。

118 种已知化学元素列表

下表包含 118 种已知化学元素。原子序数、名称和符号独立用作唯一标识符。这些名称是 IUPAC 接受的名称;最近生产的未正式命名的项目的供应名称在括号中给出。组、周期和块是指元素在元素周期表中的位置。组号采用当前官方接受的符号;对于较旧的替代符号,请参阅元素组周期表。物质状态(固体、液体或气体)是指标准温度和压力条件 (STP)。外观区分自然界中出现的元素,归类为原始或瞬态(就衰变而言),以及通过技术生产的合成元素,而不是自然已知的。该描述使用元素周期表中存在的广泛类别总结了元素的特性:锕系、碱金属、碱土金属、卤素、镧系元素、金属、准金属、贵气体、非金属和过渡金属。

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参考

文学

外部链接

Елементимологија & Мултидикт елемената историја речи и речник језика 诺丁汉大学的每个元素的视频 www.chemieseite.de 包含主要元素的详细描述,详细介绍了原子的主要属性。

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