Najmniejsza jednostka pierwiastka chemicznego, która posiada właściwości tego pierwiastka, nazywana jest atomem. Wiele pierwiastków (np. hel) występuje jako pojedyncze atomy. Inne pierwiastki występują jako cząsteczki składające się z więcej niż jednego atomu. Pierwiastki, które zwykle występują jako cząsteczki dwuatomowe to wodór, azot, tlen i fluorowce, ale tlen występuje również w formie trójatomowej zwanej ozonem. Fosfor zwykle występuje jako cząsteczka tetratomiczna, a siarka krystaliczna występuje jako cząsteczki zawierające osiem atomów.
Niezależnie od tego, z ilu atomów składa się element, każdy atom ma taką samą liczbę protonów w swoim jądrze, a to różni się od liczby w jądrze każdego innego elementu. Liczba ta, zwana liczbą atomową (at. no.), definiuje więc pierwiastek. Na przykład, pierwiastek węgiel składa się z atomów o liczbie atomowej 6, tj. posiadających 6 protonów w jądrze; każdy atom o liczbie atomowej 6 jest atomem węgla. Do 2016 roku poznano 118 pierwiastków, od wodoru o liczbie atomowej 1 do oganesonu o liczbie atomowej 118. (Alfabetyczny wykaz wszystkich pierwiastków, wraz z ich symbolami, liczbami atomowymi, masami atomowymi oraz temperaturami topnienia i wrzenia znajduje się w tabeli zatytułowanej Pierwiastki). Jądra większości atomów zawierają również neutrony. Całkowita liczba protonów i neutronów w jądrze atomu nazywana jest liczbą masową. Na przykład, liczba masowa atomu węgla z 6 protonami i 6 neutronami w jądrze wynosi 12.
Although all atoms of an element have the same number of protons in their nuclei, they may not all have the same number of neutrons. Atomy danego pierwiastka o tej samej liczbie masowej tworzą izotop tego pierwiastka. Wszystkie znane pierwiastki mają izotopy; niektóre z nich mają ich więcej niż inne. Na przykład wodór ma tylko 3 izotopy, podczas gdy ksenon ma ich 16. Znanych jest około 300 izotopów występujących naturalnie, a ponad 2500 izotopów radioaktywnych zostało wytworzonych sztucznie (patrz pierwiastki syntetyczne). Istnieje 13 izotopów węgla, mających od 2 do 14 neutronów w jądrze, a zatem liczby masowe od 8 do 20.
Nie wszystkie pierwiastki mają stabilne izotopy. Niektóre mają tylko izotopy promieniotwórcze, które rozpadają się tworząc inne izotopy, zwykle innych pierwiastków (patrz promieniotwórczość). W niektórych przypadkach wszystkie izotopy danego pierwiastka są bardzo niestabilne i dlatego pierwiastek ten nie występuje w przyrodzie. Wiadomo, że tylko 94 pierwiastki występują naturalnie na Ziemi. Spośród nich 6 występuje w niewielkich ilościach w wyniku rozpadu innych pierwiastków. Te 6 niezwykle rzadkich pierwiastków oraz te, które w ogóle nie występują naturalnie, zostały odkryte podczas produkcji w laboratorium; często nazywa się je pierwiastkami sztucznie wytworzonymi lub syntetycznymi.
Atomy nie są zbyt masywne; atom węgla waży około 2 10?23 gramów. Ponieważ atomy mają tak małą masę, stosuje się jednostkę znacznie mniejszą niż gram. W obecnym systemie (przyjętym w latach 1960?61) jednostka masy atomowej, zwana atomową jednostką masy (amu), jest zdefiniowana jako dokładnie 1?12 masy atomu węgla-12. Masa atomowa pierwiastka jest średnią (średnią ważoną) mas atomowych wszystkich naturalnie występujących izotopów. Węgiel ma dwa główne naturalnie występujące izotopy: węgiel-12 i węgiel-13. Węgiel-12, którego masa jest określona jako dokładnie 12 amu, stanowi 98,89% naturalnie występującego węgla; węgiel-13, którego masa wynosi 13,00335 amu, stanowi 1,11%. (Istnieją również niewielkie ślady radioaktywnego izotopu węgla-14.) Masa atomowa pierwiastka jest określana poprzez pomnożenie procentowej liczebności każdego izotopu przez masę atomową izotopu, dodanie tych produktów i podzielenie przez 100. Jednak obfitość izotopów jest często określana przez medium źródła, stałe, ciekłe lub gazowe, a średnia masa atomowa może się wahać. Tak więc, dla węgla, /100?=?12.01115, co jest masą atomową pierwiastka węgla w amu, ale ponieważ proporcje izotopów różnią się w zależności od miejsca występowania węgla, masa atomowa węgla jest obecnie wyrażona jako przedział określony przez dolną i górną granicę, w której zakres masy atomowej: . Niektóre pierwiastki syntetyczne istnieją tylko chwilowo w postaci kilku krótkożyciowych izotopów; w takich przypadkach pojęcie masy atomowej nie może być stosowane.
- Wstęp
- Atom
- Właściwości pierwiastków
- Oficjalne symbole i nazwy pierwiastków
- Pierwiastki na przestrzeni wieków
- Bibliografia
.