Den mindste enhed af et kemisk grundstof, der har dette grundstofs egenskaber, kaldes et atom. Mange grundstoffer (f.eks. helium) forekommer som enkelte atomer. Andre grundstoffer forekommer som molekyler, der består af flere end ét atom. Elementer, der normalt forekommer som toatomige molekyler, omfatter hydrogen, nitrogen, oxygen og halogenerne, men oxygen forekommer også som en treatomig form kaldet ozon. Fosfor forekommer normalt som et tetratomisk molekyle, og krystallinsk svovl forekommer som molekyler, der indeholder otte atomer.
Uanset hvor mange atomer grundstoffet består af, har hvert atom det samme antal protoner i sin kerne, og dette er forskelligt fra antallet i kernen hos ethvert andet grundstof. Dette tal, der kaldes atomnummeret (at. nr.), definerer således grundstoffet. For eksempel består grundstoffet kulstof af atomer, der alle har at. nr. 6, dvs. alle har 6 protoner i kernen; ethvert atom med at. nr. 6 er et kulstofatom. I 2016 var der 118 kendte grundstoffer, lige fra brint med et at. nr. på 1 til oganesson med et at. nr. på 118. (Se tabellen Elementer for en alfabetisk liste over alle grundstoffer, herunder deres symboler, atomnumre, atomvægte og smelte- og kogepunkter). Atomkernerne i de fleste atomer indeholder også neutroner. Det samlede antal protoner og neutroner i et atomkernes kerne kaldes massetallet. F.eks. er massetallet for et kulstofatom med 6 protoner og 6 neutroner i kernen 12.
Selv om alle atomer i et grundstof har det samme antal protoner i deres kerner, har de måske ikke alle det samme antal neutroner. Atomer af et grundstof med det samme massetal udgør en isotop af grundstoffet. Alle kendte grundstoffer har isotoper, men nogle har flere end andre. Brint har f.eks. kun 3 isotoper, mens xenon har 16 isotoper. Der kendes ca. 300 naturligt forekommende isotoper, og mere end 2.500 radioaktive isotoper er blevet kunstigt fremstillet (se syntetiske grundstoffer). Der findes 13 isotoper af kulstof, der har fra 2 til 14 neutroner i kernen og derfor massetal fra 8 til 20.
Det er ikke alle grundstoffer, der har stabile isotoper. Nogle har kun radioaktive isotoper, som henfalder og danner andre isotoper, som regel af andre grundstoffer (se radioaktivitet). I nogle tilfælde er alle isotoper af et grundstof meget ustabile, og grundstoffet findes derfor ikke i naturen. Kun 94 af grundstofferne er kendt for at forekomme naturligt på jorden. Af disse forekommer 6 i meget små mængder, der produceres ved henfald af andre grundstoffer. Disse 6 ekstremt sjældne grundstoffer og de grundstoffer, der slet ikke forekommer naturligt, blev opdaget, da de blev fremstillet i laboratoriet; de kaldes ofte de kunstigt fremstillede eller syntetiske grundstoffer.
Atomer er ikke særlig massive; et kulstofatom vejer ca. 2 10?23 gram. Fordi atomer har så lidt masse, anvendes en enhed, der er meget mindre end grammet. I det nuværende system (vedtaget i 1960?61) er enheden for atommasse, kaldet atommasseenhed (amu), defineret som præcis 1?12 svarende til massen af et atom af kulstof-12. Atomvægten af et grundstof er gennemsnittet (det vægtede gennemsnit) af alle de naturligt forekommende isotopers atommasse. Kulstof har to naturlige isotoper, nemlig kulstof-12 og kulstof-13. Kulstof-12, hvis masse er defineret som præcis 12 amu, udgør 98,89 % af det naturligt forekommende kulstof; kulstof-13, hvis masse er 13,00335 amu, udgør 1,11 %. (Der findes også små spor af den radioaktive isotop kulstof-14.) Grundstoffets atomvægt bestemmes ved at multiplicere den procentvise hyppighed af hver isotop med isotopens atommasse, addere disse produkter og dividere med 100. Isotophyppigheden bestemmes imidlertid ofte af kildens medium, fast stof, væske eller gas, og den gennemsnitlige atomvægt kan svinge. For kulstof er /100?=?12,01115, som er atomvægten af grundstoffet kulstof i amu, men da isotopernes andel varierer afhængigt af, hvor kulstoffet findes, udtrykkes kulstofs atomvægt nu som et interval defineret af den nedre og øvre grænse, inden for hvilken atomvægten varierer: . Visse syntetiske grundstoffer eksisterer kun momentant i form af nogle få kortlivede isotoper; i sådanne tilfælde kan begrebet atomvægt ikke anvendes.
- Indledning
- Atomet
- Grundstoffernes egenskaber
- Officielle symboler og navne for grundstofferne
- Grundstofferne gennem tiderne
- Litteraturliste
- Bibliografi