Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Химиялық зат, қарапайым заттардан тұрмайтын
Chemical substance not composed of simpler ones
Химиялық элемент – химиялық реакциялар арқылы басқа заттарға ыдырамайтын химиялық зат. Химиялық элементті құрайтын негізгі бөлшек – атом. Химиялық элементтер атомдарының ядросындағы протондардың санымен анықталады, бұл элементтің атомдық нөмірі деп аталады. Мысалы, оттегінің атомдық нөмірі 8-ге тең, яғни оттегінің әрбір атомының ядросында 8 протон болады. Бір элементтің екі немесе одан көп атомы молекула құру үшін біріге алады, ал химиялық қосылыстар немесе қоспалар әртүрлі элементтердің атомдарынан тұрады. Атомдар ядролық реакцияларда басқа элементтерге айналуы мүмкін, бұл атомның атомдық нөмірін өзгертеді. Көлемдік материяның көбісі химиялық элементтерден тұрады (сирек ерекшеліктердің ішінде нейтронды жұлдыздар бар). Әртүрлі элементтер химиялық реакцияларға түскенде, атомдар химиялық байланыстармен байланысқан жаңа қосылыстарға қайта ұйымдастырылады. Күміс және алтын сияқты кейбір элементтер салыстырмалы түрде таза түрінде, жергілікті элементтік минералдар ретінде кездеседі. Жерде кездесетін барлық басқа элементтер дерлік қосылыстар немесе қоспалар түрінде болады. Ауаның құрамында негізінен молекулалық азот пен оттегі болады, бірақ оған көмірқышқыл газы мен су да кіреді, сондай-ақ химиялық тұрақты атомдық аргон, инерт газ да бар, ол химиялық реакцияларға түспейді. Элементтерді табу және қолдану тарихы алғашқы адамзат қоғамдарынан басталады, олар көміртек, күкірт, мыс және алтын сияқты жергілікті минералдарды ашқан (бірақ химиялық элемент туралы түсінік әлі қалыптаспаған). Осы сияқты материалдарды жіктеу әрекеттері классикалық элементтер, алхимия және адамзат тарихындағы түрлі ұқсас теорияларға әкелді. Элементтер туралы қазіргі заманғы түсініктің көп бөлігі 1869 жылы алғашқы танымал периодтық кестесін жариялаған орыс химигі Дмитрий Менделеевтің еңбегінен дамыды. Бұл кесте элементтерді атомдық нөмірінің өсуімен қатарларға ("периодтарға") ұйымдастырады, ал бағандар ("топтар") қайталамалы ("периодтық") физикалық және химиялық қасиеттерді бөліседі. Периодтық кесте элементтердің әртүрлі қасиеттерін жинақтап, химиктерге олардың арасындағы байланыстарды анықтауға және қосылыстар мен жаңа қосылыстар туралы болжамдар жасауға мүмкіндік береді. 2016 жылдың қараша айына дейін Халықаралық таза және қолданбалы химия одағы барлығы 118 элементті мойындады. Олардың 94-і Жерде табиғи түрде кездеседі, ал қалған 24-і ядролық реакцияларда жасалған синтетикалық элементтер. Тұрақсыз радиоактивті элементтерден (радионуклидтерден) басқа, олар тез ыдырайды, барлық элементтер өнеркәсіпте әртүрлі көлемде қолжетімді. Жаңа элементтерді табу және синтездеу – ғылыми зерттеулердің үздіксіз жүріп жатқан саласы.
A chemical element is a chemical substance that cannot be broken down into other substances by chemical reactions. The basic particle that constitutes a chemical element is the atom. Chemical elements are identified by the number of protons in the nuclei of their atoms, known as the element's atomic number. For example, oxygen has an atomic number of 8, meaning that each oxygen atom has 8 protons in its nucleus. Two or more atoms of the same element can combine to form molecules, in contrast to chemical compounds or mixtures, which contain atoms of different elements. Atoms can be transformed into different elements in nuclear reactions, which change an atom's atomic number. Almost all of the baryonic matter of the universe is composed of chemical elements (among rare exceptions are neutron stars). When different elements undergo chemical reactions, atoms are rearranged into new compounds held together by chemical bonds. Only a few elements, such as silver and gold, are found uncombined as relatively pure native element minerals. Nearly all other naturally occurring elements occur in the Earth as compounds or mixtures. Air is primarily a mixture of molecular nitrogen and oxygen, though it does contain compounds including carbon dioxide and water, as well as atomic argon, a noble gas which is chemically inert and therefore does not undergo chemical reactions. The history of the discovery and use of the elements began with primitive human societies that discovered native minerals like carbon, sulfur, copper and gold (though the concept of a chemical element was not yet understood). Attempts to classify materials such as these resulted in the concepts of classical elements, alchemy, and various similar theories throughout human history. Much of the modern understanding of elements developed from the work of Dmitri Mendeleev, a Russian chemist who published the first recognizable periodic table in 1869. This table organizes the elements by increasing atomic number into rows ("periods") in which the columns ("groups") share recurring ("periodic") physical and chemical properties. The periodic table summarizes various properties of the elements, allowing chemists to derive relationships between them and to make predictions about compounds and potential new ones. By November 2016, the International Union of Pure and Applied Chemistry had recognized a total of 118 elements. The first 94 occur naturally on Earth, and the remaining 24 are synthetic elements produced in nuclear reactions. Save for unstable radioactive elements (radionuclides) which decay quickly, nearly all of the elements are available industrially in varying amounts. The discovery and synthesis of further new elements is an ongoing area of scientific study.
Сипаттама
Ең жеңіл химиялық элементтер – сутегі мен гелий, екеуі де ғаламның алғашқы 20 минутында масса бойынша шамамен 3:1 (немесе атомдар саны бойынша 12:1) қатынасында Ұлы Жарқын нуклеосинтезі арқылы пайда болды, литий мен бериллийдің шамалы мөлшерімен бірге. Табиғатта кездесетін барлық басқа элементтер әртүрлі табиғи нуклеосинтез әдістерімен жасалған. Жерде жаңа атомдардың шағын мөлшері ядролық реакцияларда немесе космогендік процестерде, мысалы, ғарыштық сәулелердің шашырауында табиғи түрде пайда болады. Жаңа атомдар сондай-ақ Жерде радиогендік қызыл изотоптар түрінде, альфа-ыдырау, бета-ыдырау, спонтанды бөліну, кластерлік ыдырау және басқа сирек ыдырау түрлері сияқты радиоактивті ыдырау процестерінің нәтижесінде табиғи түрде пайда болады. Табиғатта кездесетін 94 элементтің әрқайсысының атомдық нөмірі 1-ден 82-ге дейін кем дегенде бір тұрақты изотопы бар (текнецийден басқа, 43-ші элемент және прометийден басқа, 61-ші элемент, олардың тұрақты изотоптары жоқ). Тұрақты деп есептелетін изотоптар – радиоактивті ыдырауы әлі байқалмаған изотоптар. 83-тен 94-ке дейінгі атомдық нөмірлері бар элементтер барлық изотоптарының радиоактивті ыдырауына бейім, сондықтан тұрақсыз. Бұл элементтердің кейбіреулері, атап айтқанда висмут (атомдық нөмірі 83), торий (атомдық нөмірі 90) және уран (атомдық нөмірі 92), біздің Күн жүйеміздің пайда болуына дейін ауыр металдарды жасаған жарылғыш жұлдыздық нуклеосинтездің қалдықтары ретінде сақталатын жеткілікті ұзақ жартылай ыдырау мерзіміне ие бір немесе бірнеше изотоптарына ие. 1,9 жылдан астам, қазіргі ғаламның шамаланған жасынан миллиард есе артық, 209 висмут (атомдық нөмірі 83) кез келген табиғи элементтің ең ұзақ альфа-ыдырау жартылай өміріне ие және көбінесе 80 тұрақты элементпен теңестіріледі. Ең ауыр элементтер (плютонийден асып түсетіндер, 94-ші элемент) өте қысқа жартылай ыдырау мерзімімен радиоактивті ыдырауға ұшырайды, сондықтан олар табиғатта кездеспейді және синтезделуі керек. Қазіргі таңдағы 118 белгілі элементтің ішінде, 94-і Жерде табиғи түрде кездеседі. Олардың алтауы өте аз мөлшерде кездеседі: техноций, 43-ші атомдық нөмір; промеций, 61-ші нөмір; астатин, 85-ші нөмір; франций, 87-ші нөмір; нептуний, 93-ші нөмір; және плутоний, 94-ші нөмір. Бұл 94 элемент ғаламның кеңістігінде, жұлдыздардың спектрінде және сондай-ақ қысқа өмір сүретін радиоактивті элементтердің жаңадан пайда болатын суперноваларда анықталды. Алғашқы 94 элемент Жерде Күн жүйесінің пайда болуынан қалған бастапқы нуклидтер ретінде немесе уран мен торийдің табиғи түрде болатын бөлінуінің немесе трансмутациясының өнімдері ретінде тікелей анықталды. Қалған 24 ауыр элемент, бүгінде Жерде немесе астрономиялық спектрлерде табылмайтын, жасанды түрде өндірілген: олардың барлығы өте қысқа жартылай ыдырау мерзіміне ие радиоактивті; егер осы элементтердің кез келген атомы Жердің пайда болуы кезінде болған болса, олардың ыдырағанына сенімділікпен айтуға болады, ал жаңа жұлдыздарда болса, олардың мөлшері байқауға жеткіліксіз болған. Технеций 1937 жылы синтезделген алғашқы, табиғи емес элемент деп есептелген, бірақ содан бері техноцийдің іздері табиғатта табылған (сондай-ақ элемент 1925 жылы табиғи жолмен ашылған болуы мүмкін). Жасанды өндіріс пен кейіннен табиғи ашылудың бұл үлгісі басқа да радиоактивті, табиғи түрде сирек кездесетін элементтермен қайталанды. Элементтердің тізімі атаулары, атомдық саны, тығыздығы, балқу нүктесі, қайнау нүктесі және символы бойынша, сондай-ақ элементтердің иондану энергиясы бойынша қолжетімді. Тұрақты және радиоактивті элементтердің нуклидтері тұрақсыз элементтердің жартылай ыдырау мерзімі бойынша сұрыпталған нуклидтер тізімі ретінде де қолжетімді. Элементтерді ұсынудың ең ыңғайлы және ең дәстүрлі жолының бірі – периодтық кесте түрінде, ол ұқсас химиялық қасиеттері бар (әдетте, ұқсас электрондық құрылымдары бар) элементтерді біріктіреді.
The lightest chemical elements are hydrogen and helium, both created by Big Bang nucleosynthesis during the first 20 minutes of the universe in a ratio of around 3:1 by mass (or 12:1 by number of atoms), along with tiny traces of the next two elements, lithium and beryllium. Almost all other elements found in nature were made by various natural methods of nucleosynthesis. On Earth, small amounts of new atoms are naturally produced in nucleogenic reactions, or in cosmogenic processes, such as cosmic ray spallation. New atoms are also naturally produced on Earth as radiogenic daughter isotopes of ongoing radioactive decay processes such as alpha decay, beta decay, spontaneous fission, cluster decay, and other rarer modes of decay. Of the 94 naturally occurring elements, those with atomic numbers 1 through 82 each have at least one stable isotope (except for technetium, element 43 and promethium, element 61, which have no stable isotopes). Isotopes considered stable are those for which no radioactive decay has yet been observed. Elements with atomic numbers 83 through 94 are unstable to the point that radioactive decay of all isotopes can be detected. Some of these elements, notably bismuth (atomic number 83), thorium (atomic number 90), and uranium (atomic number 92), have one or more isotopes with half lives long enough to survive as remnants of the explosive stellar nucleosynthesis that produced the heavy metals before the formation of our Solar System. At over 1.9 years, over a billion times longer than the current estimated age of the universe, bismuth 209 (atomic number 83) has the longest known alpha decay half life of any naturally occurring element, and is almost always considered on par with the 80 stable elements. The very heaviest elements (those beyond plutonium, element 94) undergo radioactive decay with half lives so short that they are not found in nature and must be synthesized. There are now 118 known elements. In this context, "known" means observed well enough, even from just a few decay products, to have been differentiated from other elements. Most recently, the synthesis of element 118 (since named oganesson) was reported in October 2006, and the synthesis of element 117 (tennessine) was reported in April 2010. Of these 118 elements, 94 occur naturally on Earth. Six of these occur in extreme trace quantities: technetium, atomic number 43; promethium, number 61; astatine, number 85; francium, number 87; neptunium, number 93; and plutonium, number 94. These 94 elements have been detected in the universe at large, in the spectra of stars and also supernovae, where short lived radioactive elements are newly being made. The first 94 elements have been detected directly on Earth as primordial nuclides present from the formation of the Solar System, or as naturally occurring fission or transmutation products of uranium and thorium. The remaining 24 heavier elements, not found today either on Earth or in astronomical spectra, have been produced artificially: these are all radioactive, with very short half lives; if any atoms of these elements were present at the formation of Earth, they are extremely likely, to the point of certainty, to have already decayed, and if present in novae have been in quantities too small to have been noted. Technetium was the first purportedly non naturally occurring element synthesized, in 1937, although trace amounts of technetium have since been found in nature (and also the element may have been discovered naturally in 1925). This pattern of artificial production and later natural discovery has been repeated with several other radioactive naturally occurring rare elements. List of the elements are available by name, atomic number, density, melting point, boiling point and by symbol, as well as ionization energies of the elements. The nuclides of stable and radioactive elements are also available as a list of nuclides, sorted by length of half life for those that are unstable. One of the most convenient, and certainly the most traditional presentation of the elements, is in the form of the periodic table, which groups together elements with similar chemical properties (and usually also similar electronic structures).
Атомдық нөмірі
Элементтің атомдық саны әрбір атомдағы протондар санына тең болады және элементті анықтайды. Мысалы, барлық көміртек атомдарының атомдық ядросында 6 протон болады; сондықтан көміртек атомдық нөмірі 6-ға тең. Көміртек атомдарында әртүрлі мөлшерде нейтрондар болуы мүмкін; бір элементтің әртүрлі мөлшерде нейтрондары бар атомдары сол элементтің изотоптары деп аталады. Атомдық ядродағы протондар саны оның электр зарядын анықтайды, ал ол өз кезегінде иондалмаған күйдегі атомның электрондарының санын анықтайды. Электрондар атомның әртүрлі химиялық қасиеттерін анықтайтын атомдық орбитальдарға орналасады. Ядродағы нейтрондар саны әдетте элементтің химиялық қасиеттеріне өте аз әсер етеді (сутек пен дейтерийден басқа). Осылайша, барлық көміртек изотоптары дерлік бірдей химиялық қасиеттерге ие, себебі олардың барлығында алты протон және алты электрон болады, тіпті көміртек атомдарында, мысалы, 6 немесе 8 нейтрон болуы мүмкін. Сондықтан атомдық сан, массалық сан немесе атомдық салмақтан гөрі химиялық элементті анықтайтын маңызды белгі болып саналады. Атомдық нөмірдің таңбасы Z.
The atomic number of an element is equal to the number of protons in each atom, and defines the element. For example, all carbon atoms contain 6 protons in their atomic nucleus; so the atomic number of carbon is 6. Carbon atoms may have different numbers of neutrons; atoms of the same element having different numbers of neutrons are known as isotopes of the element. The number of protons in the atomic nucleus also determines its electric charge, which in turn determines the number of electrons of the atom in its non ionized state. The electrons are placed into atomic orbitals that determine the atom's various chemical properties. The number of neutrons in a nucleus usually has very little effect on an element's chemical properties (except in the case of hydrogen and deuterium). Thus, all carbon isotopes have nearly identical chemical properties because they all have six protons and six electrons, even though carbon atoms may, for example, have 6 or 8 neutrons. That is why the atomic number, rather than mass number or atomic weight, is considered the identifying characteristic of a chemical element. The symbol for atomic number is Z.
Изотоптар
Изотоптар – бір элементтің атомдары (яғни, атомдық ядросында протон саны бірдей), бірақ нейтрон саны әртүрлі. Мысалы, көміртегінің үш негізгі изотопы бар. Көміртегі атомдарының ядросында 6 протон болады, бірақ олар 6, 7 немесе 8 нейтронға ие болуы мүмкін. Олардың массалық саны сәйкесінше 12, 13 және 14 болғандықтан, көміртегінің үш изотопы көміртегі-12, көміртегі-13 және көміртегі-14 деп аталады, көбінесе 12C, 13C және 14C деп қысқартылады. Күнделікті өмірде және химияда көміртегі 12C (шамамен 98,9%), 13C (шамамен 1,1%) және 14C-тің триллионға бір атомынан тұрады. Табиғатта кездесетін элементтердің көпшілігі (94-тің 66-сы) бірнеше тұрақты изотопқа ие. Сутегінің изотоптарын есептемегенде (олардың арасындағы салыстырмалы масса айырмасы химиялық әсерге жеткілікті), бір элементтің изотоптары химиялық тұрғыдан дерлік ажыратылмайды. Барлық элементтердің кейбір изотоптары радиоактивті (радиоизотоптар), бірақ барлық радиоизотоптар табиғатта кездеспейді. Радиоизотоптар әдетте альфа немесе бета бөлшегін сәулелендіру арқылы басқа элементтерге ыдырайды. Егер элементте радиоактивті емес изотоптар болса, олар "тұрақты" изотоптар деп аталады. Барлық белгілі тұрақты изотоптар табиғатта кездеседі (алғашқы изотопқа қараңыз). Табиғатта табылмайтын көптеген радиоизотоптар жасанды түрде жасалғаннан кейін сипатталған. Кейбір элементтерде тұрақты изотоптар жоқ және олар тек радиоактивті изотоптардан ғана тұрады: атап айтқанда, тұрақты изотоптары жоқ элементтер – техноций (атомдық нөмірі 43), прометий (атомдық нөмірі 61) және атомдық нөмірі 82-ден жоғары барлық элементтер. Кемінде бір тұрақты изотобы бар 80 элементтің 26-сында тек бір тұрақты изотоп бар. 80 тұрақты элементтің тұрақты изотоптарының орташа саны элементке 3,1 тұрақты изотоптан келеді. Бір элементтің ең көп санындағы тұрақты изотоптар – 10 (қалайы үшін, 50-элемент).
Isotopes are atoms of the same element (that is, with the same number of protons in their atomic nucleus), but having different numbers of neutrons. Thus, for example, there are three main isotopes of carbon. All carbon atoms have 6 protons in the nucleus, but they can have either 6, 7, or 8 neutrons. Since the mass numbers of these are 12, 13 and 14 respectively, the three isotopes of carbon are known as carbon 12, carbon 13, and carbon 14, often abbreviated to 12C, 13C, and 14C. Carbon in everyday life and in chemistry is a mixture of 12C (about 98.9%), 13C (about 1.1%) and about 1 atom per trillion of 14C. Most (66 of 94) naturally occurring elements have more than one stable isotope. Except for the isotopes of hydrogen (which differ greatly from each other in relative mass—enough to cause chemical effects), the isotopes of a given element are chemically nearly indistinguishable. All of the elements have some isotopes that are radioactive (radioisotopes), although not all of these radioisotopes occur naturally. The radioisotopes typically decay into other elements upon radiating an alpha or beta particle. If an element has isotopes that are not radioactive, these are termed "stable" isotopes. All of the known stable isotopes occur naturally (see primordial isotope). The many radioisotopes that are not found in nature have been characterized after being artificially made. Certain elements have no stable isotopes and are composed only of radioactive isotopes: specifically the elements without any stable isotopes are technetium (atomic number 43), promethium (atomic number 61), and all observed elements with atomic numbers greater than 82. Of the 80 elements with at least one stable isotope, 26 have only one single stable isotope. The mean number of stable isotopes for the 80 stable elements is 3.1 stable isotopes per element. The largest number of stable isotopes that occur for a single element is 10 (for tin, element 50).
Изотоптық масса және атомдық масса
Элементтің массалық саны – атом ядросындағы нуклондардың (протон және нейтронның) саны. Белгілі бір элементтің әртүрлі изотоптары массалық сандарымен ажыратылады, олар атомдық символдың сол жағындағы үстін сызықшамен (мысалы, 238U) көрсетіледі. Массалық сан әрқашан толық сан болып табылады және "нуклондар" бірліктерімен өлшенеді. Мысалы, магний-24 (24 – массалық саны) – 24 нуклоны (12 протон және 12 нейтроны) бар атом. Массалық сан протондар мен нейтрондардың жалпы санын ғана есептесе, демек ол табиғи (немесе толық) сан, ал элементтің нақты бір изотопының (немесе "нуклидінің") атомдық массасы – сол изотоптың бір атомының массасы және әдетте дальтонмен (символы: Da) немесе әмбебап атомдық масса бірліктерімен (символы: u) беріледі. Оның салыстырмалы атомдық массасы – атомдық массаны атомдық масса тұрақтысына бөлгенде шығатын өлшемсіз сан, ол 1 Да-ға тең. Жалпы алғанда, берілген нуклидтің массалық саны оның салыстырмалы атомдық массасынан сәл өзгеше болады, себебі әр протонның және нейтронның массасы нақты 1 Да емес; нейтрон саны протон санынан артық болғанда электрондар атомдық массаға аз үлес қосады; және ядролық байланыс энергиясы мен электрондық байланыс энергиясының әсерінен. Мысалы, хлор-35 атом массасы бес таңбалы санмен көрсетілгенде 34,969 Да, ал хлор-37 атом массасы 36,966 Да болады. Дегенмен, әрбір изотоптың салыстырмалы атомдық массасы оның массалық санына өте жақын (әрқашан 1% шегінде). Атомдық массасы нақты толық санға тең жалғыз изотоп – 12C, оның массасы 12 Да, өйткені дальтон – негізгі күйдегі еркін бейтарап көміртек-12 атомының массасының 1/12 бөлігі ретінде анықталған. Элементтің стандартты атомдық салмағы (көбінесе "атомдық салмақ" деп аталады) – белгілі бір ортада кездесетін химиялық элементтің барлық изотоптарының атомдық массаларының изотоптық молымен салмақталған орташа шамасы, атомдық масса бірлігіне қатысты. Бұл сан толық санға жақын емес бөлшек сан болуы мүмкін. Мысалы, хлордың салыстырмалы атомдық массасы 35,453 u, ол толық саннан айтарлықтай өзгеше, себебі ол шамамен 76% хлор-35 және 24% хлор-37 араласуынан алынған орташа мән. Егер салыстырмалы атомдық массаның мәні толық саннан 1% асатын болса, онда бұл орташалау эффектісінен болады, себебі элементтің бір үлгісінде бірнеше изотоптың маңызды мөлшері табиғи түрде кездеседі.
The mass number of an element, A, is the number of nucleons (protons and neutrons) in the atomic nucleus. Different isotopes of a given element are distinguished by their mass numbers, which are conventionally written as a superscript on the left hand side of the atomic symbol (e. g. 238U). The mass number is always a whole number and has units of "nucleons". For example, magnesium 24 (24 is the mass number) is an atom with 24 nucleons (12 protons and 12 neutrons). Whereas the mass number simply counts the total number of neutrons and protons and is thus a natural (or whole) number, the atomic mass of a particular isotope (or "nuclide") of the element is the mass of a single atom of that isotope, and is typically expressed in daltons (symbol: Da), or universal atomic mass units (symbol: u). Its relative atomic mass is a dimensionless number equal to the atomic mass divided by the atomic mass constant, which equals 1 Da. In general, the mass number of a given nuclide differs in value slightly from its relative atomic mass, since the mass of each proton and neutron is not exactly 1 Da; since the electrons contribute a lesser share to the atomic mass as neutron number exceeds proton number; and because of the nuclear binding energy and the electron binding energy. For example, the atomic mass of chlorine 35 to five significant digits is 34.969 Da and that of chlorine 37 is 36.966 Da. However, the relative atomic mass of each isotope is quite close to its mass number (always within 1%). The only isotope whose atomic mass is exactly a natural number is 12C, which has a mass of 12 Da because the dalton is defined as 1/12 of the mass of a free neutral carbon 12 atom in the ground state. The standard atomic weight (commonly called "atomic weight") of an element is the average of the atomic masses of all the chemical element's isotopes as found in a particular environment, weighted by isotopic abundance, relative to the atomic mass unit. This number may be a fraction that is not close to a whole number. For example, the relative atomic mass of chlorine is 35.453 u, which differs greatly from a whole number as it is an average of about 76% chlorine 35 and 24% chlorine 37. Whenever a relative atomic mass value differs by more than 1% from a whole number, it is due to this averaging effect, as significant amounts of more than one isotope are naturally present in a sample of that element.
Химиялық таза және изотоптық таза
Химиктер мен ядролық ғалымдар таза элементті әртүрлі анықтайды. Химияда таза элемент дегеніміз – атомдарының барлығының (немесе практикалық тұрғыдан алғанда, көбісінің) атомдық саны, яғни протон саны бірдей болатын зат. Ал ядролық ғалымдар таза элементті тек бір тұрақты изотоптан тұратын элемент деп есептейді. Мысалы, мыс сым 99,99% химиялық таза болады, егер оның 99,99% атомы 29 протоннан тұратын мыс болса. Бірақ ол изотоптық тұрғыдан таза емес, себебі қарапайым мыс екі тұрақты изотоптан – 69% 63Cu және 31% 65Cu – құралады, олардың нейтрон саны әртүрлі. Дегенмен, таза алтын құймасы химиялық және изотоптық жағынан да таза болады, өйткені қарапайым алтын тек бір изотоптан, 197Au-дан ғана тұрады.
Chemists and nuclear scientists have different definitions of a pure element. In chemistry, a pure element means a substance whose atoms all (or in practice almost all) have the same atomic number, or number of protons. Nuclear scientists, however, define a pure element as one that consists of only one stable isotope. For example, a copper wire is 99.99% chemically pure if 99.99% of its atoms are copper, with 29 protons each. However it is not isotopically pure since ordinary copper consists of two stable isotopes, 69% 63Cu and 31% 65Cu, with different numbers of neutrons. However, a pure gold ingot would be both chemically and isotopically pure, since ordinary gold consists only of one isotope, 197Au.
Аллотроптар
Химиялық таза элементтердің атомдары бір-бірімен химиялық тұрғыдан бірнеше тәсілмен байланыса алады, бұл таза элементтің әртүрлі химиялық құрылымдарда (аллотроптар деп аталатын атомдардың кеңістіктегі орналасуы) болуына мүмкіндік береді, олар қасиеттерімен ерекшеленеді. Мысалы, көміртекті алмаз түрінде кездестіруге болады, онда әрбір көміртегі атомының айналасында тетраэдрлік құрылым болады; графит, ол көміртегі атомдарының қабаттарынан тұрады, ал алтыбұрышты құрылымдар бірінің үстіне бірі орналасқан; графен, бұл өте берік графиттің бір қабаты; фуллерендер, олар шарға жуық пішінге ие; және көміртегі нанотүтікшелері, бұл алтыбұрышты құрылымнан тұратын түтікшелер (олардың электрлік қасиеттері де өзгеше болуы мүмкін). Элементтің көптеген құрылымдық түрлердің бірінде болу қабілеті "аллотропия" деп аталады. Элементтің анықтамалық күйі, әдетте, 1 бар қысымда және белгілі бір температурада (әдетте 298,15 К) термодинамикалық тұрғыдан ең тұрақты аллотропы және физикалық күйі ретінде анықталады. Дегенмен, фосфор үшін ақ фосфор ең тұрақты аллотроп болмаса да, анықтамалық күй болып табылады. Термохимияда элементтің пайда болу энталпиясы анықтамалық күйінде нөлге тең деп есептеледі. Мысалы, көміртегі үшін анықтамалық күй графит болып табылады, себебі графиттің құрылымы басқа аллотроптарға қарағанда тұрақтырақ.
Atoms of chemically pure elements may bond to each other chemically in more than one way, allowing the pure element to exist in multiple chemical structures (spatial arrangements of atoms), known as allotropes, which differ in their properties. For example, carbon can be found as diamond, which has a tetrahedral structure around each carbon atom; graphite, which has layers of carbon atoms with a hexagonal structure stacked on top of each other; graphene, which is a single layer of graphite that is very strong; fullerenes, which have nearly spherical shapes; and carbon nanotubes, which are tubes with a hexagonal structure (even these may differ from each other in electrical properties). The ability of an element to exist in one of many structural forms is known as 'allotropy'. The reference state of an element is defined by convention, usually as the thermodynamically most stable allotrope and physical state at a pressure of 1 bar and a given temperature (typically at 298.15K). However, for phosphorus, the reference state is white phosphorus even though it is not the most stable allotrope. In thermochemistry, an element is defined to have an enthalpy of formation of zero in its reference state. For example, the reference state for carbon is graphite, because the structure of graphite is more stable than that of the other allotropes.
Қасиеттері
Бірнеше сипаттамалық жіктелімдер элементтерге кеңінен қолданылуы мүмкін, олардың жалпы физикалық және химиялық қасиеттерін, белгілі жағдайлардағы заттың күйін, балқу және қайнау температураларын, тығыздықтарын, қатты күйдегі кристалдық құрылымдарын және олардың пайда болуын ескере отырып.
Several kinds of descriptive categorizations can be applied broadly to the elements, including consideration of their general physical and chemical properties, their states of matter under familiar conditions, their melting and boiling points, their densities, their crystal structures as solids, and their origins.
Жалпы қасиеттері
Химиялық элементтердің жалпы физикалық және химиялық қасиеттерін сипаттау үшін бірнеше терминдер қолданылады. Алғашқы айырмашылық – электр тоғын оңай өткізетін металдар, өткізбейтін бейметалдар және аралық қасиеттері бар, көбінесе жартылай өткізгіштер ретінде танылатын шағын топ (металлоидтар) арасындағы айырмашылық. Периодтық кестедегі түрлі түсті көрсетулерде одан да толық жіктелу жиі кездеседі. Бұл жүйе «металл» және «бейметалл» терминдерін жалпы анықтамасы бойынша кең мағынадағы металдар мен бейметалдардың белгілі бір түрлеріне ғана шектейді, сондай-ақ кең қарастырылатын металдар мен бейметалдардың нақты топтары үшін қосымша терминдерді қосады. Осы жіктеудің осы жерде ұсынылған нұсқасына актинидтер, сілті металдар, сілті жер металдар, галогендер, лантаноидтар, өтпелі металдар, өтпелі металдардан кейінгі металдар, металлоидтар, реактивті бейметалдар және инерт газдар кіреді. Бұл жүйеде сілті металдар, сілті жер металдар, өтпелі металдар, сондай-ақ лантаноидтар мен актинидтер – кең мағынада қарастырылатын металдардың ерекше топтары болып табылады. Сол сияқты, реактивті бейметалдар мен инерт газдар да кең мағынада қарастырылатын бейметалдар болып табылады. Кейбір жағдайларда галогендер ерекшеленбейді, астатин металлоид ретінде, ал қалғандары бейметалл ретінде қарастырылады.
Several terms are commonly used to characterize the general physical and chemical properties of the chemical elements. A first distinction is between metals, which readily conduct electricity, nonmetals, which do not, and a small group, (the metalloids), having intermediate properties and often behaving as semiconductors. A more refined classification is often shown in colored presentations of the periodic table. This system restricts the terms "metal" and "nonmetal" to only certain of the more broadly defined metals and nonmetals, adding additional terms for certain sets of the more broadly viewed metals and nonmetals. The version of this classification used in the periodic tables presented here includes: actinides, alkali metals, alkaline earth metals, halogens, lanthanides, transition metals, post transition metals, metalloids, reactive nonmetals, and noble gases. In this system, the alkali metals, alkaline earth metals, and transition metals, as well as the lanthanides and the actinides, are special groups of the metals viewed in a broader sense. Similarly, the reactive nonmetals and the noble gases are nonmetals viewed in the broader sense. In some presentations, the halogens are not distinguished, with astatine identified as a metalloid and the others identified as nonmetals.
Заттың күйлері
Элементтер арасындағы тағы бір жиі қолданылатын негізгі айырмашылық – олардың заттың күйі (фазасы), яғни қатты, сұйық немесе газ күйінде болуы, белгіленген стандартты температура және қысымда (STP). Көптеген элементтер қалыпты температурада және атмосфералық қысымда қатты күйде болады, ал бірнешеуі газ болып табылады. Тек бром мен сынап 0 градус Цельсийде (32 градус Фаренгейт) және қалыпты атмосфералық қысымда сұйық күйде кездеседі; цезий мен галлий сол температурада қатты болып қалады, бірақ тиісінше 28,4 °C (83,2 °F) және 29,8 °C (85,6 °F) температурада балқиды.
Another commonly used basic distinction among the elements is their state of matter (phase), whether solid, liquid, or gas, at a selected standard temperature and pressure (STP). Most of the elements are solids at conventional temperatures and atmospheric pressure, while several are gases. Only bromine and mercury are liquids at 0 degrees Celsius (32 degrees Fahrenheit) and normal atmospheric pressure; caesium and gallium are solids at that temperature, but melt at 28.4 °C (83.2 °F) and 29.8 °C (85.6 °F), respectively.
Балқу және қайнау нүктелері
Әдетте бір атмосфера қысымында Цельсий градустарында көрсетілген балқу және қайнау нүктелері әртүрлі элементтерді сипаттауда жиі қолданылады. Көптеген элементтер үшін белгілі болса да, кейбір радиоактивті элементтер үшін осы өлшемдердің біреуі немесе екеуі де әлі анықталмаған. Гелий атмосфералық қысымда абсолютті нөлде сұйық күйде қалатындықтан, оның еру нүктесі болмайды, тек қайнау нүктесі ғана бар.
Melting and boiling points, typically expressed in degrees Celsius at a pressure of one atmosphere, are commonly used in characterizing the various elements. While known for most elements, either or both of these measurements is still undetermined for some of the radioactive elements available in only tiny quantities. Since helium remains a liquid even at absolute zero at atmospheric pressure, it has only a boiling point, and not a melting point, in conventional presentations.
Тығыздықтары
Таңдалған стандарт температура және қысымдағы (СТП) тығыздық элементтерді сипаттауда жиі қолданылады. Тығыздық көбінесе бір текше сантиметрге (г/см³) грамммен беріледі. Көптеген элементтер қалыпты температурада газ күйінде болатындықтан, олардың тығыздықтары әдетте газ тәрізді түрінде көрсетіледі; сұйытылған немесе қаттыланған кезде газ тәрізді элементтердің тығыздықтары басқа элементтердің тығыздықтарымен салыстырылады. Егер элементтің әртүрлі тығыздыққа ие аллотроптары болса, әдетте жиынтық мәліметтерде бір өкілді аллотроп таңдалады, ал толыққанды мәліметтер берілген жағдайда әр аллотроптың тығыздығы көрсетілуі мүмкін. Мысалы, көміртегінің үш белгілі аллотропы (аморфты көміртек, графит және алмаз) тиісінше 1,8–2,1, 2,267 және 3,515 г/см³ тығыздыққа ие.
The density at selected standard temperature and pressure (STP) is frequently used in characterizing the elements. Density is often expressed in grams per cubic centimetre (g/cm3). Since several elements are gases at commonly encountered temperatures, their densities are usually stated for their gaseous forms; when liquefied or solidified, the gaseous elements have densities similar to those of the other elements. When an element has allotropes with different densities, one representative allotrope is typically selected in summary presentations, while densities for each allotrope can be stated where more detail is provided. For example, the three familiar allotropes of carbon (amorphous carbon, graphite, and diamond) have densities of 1.8–2.1, 2.267, and 3.515 g/cm3, respectively.
Кристалдық құрылымдар
Осы уақытқа дейін қатты үлгілер ретінде зерттелген элементтердің кристалл торының сегіз түрі бар: кубтық, денеорталық кубтық, беторталық кубтық, гексагональдық, моноклиндық, орторомбтық, ромбоэдрлік және тетрагональдық. Синтетикалық жолмен алынған кейбір трансуран элементтерінің үлгілері кристалл торын анықтау үшін тым кішкентай болды.
The elements studied to date as solid samples have eight kinds of crystal structures: cubic, body centered cubic, face centered cubic, hexagonal, monoclinic, orthorhombic, rhombohedral, and tetragonal. For some of the synthetically produced transuranic elements, available samples have been too small to determine crystal structures.
Жер бетіндегі пайда болуы және шығу тегі
Химиялық элементтер Жердегі пайда болу тегі бойынша да жіктелуі мүмкін, ал алғашқы 94-і табиғи түрде кездеседі, ал 94-тен жоғары атомдық саны бар элементтер адам жасаған ядролық реакциялардың синтетикалық өнімдері ретінде ғана жасалған. Табиғатта кездесетін 94 элементтің 83-і бастапқы болып саналады және тұрақты немесе әлсіз радиоактивті. Қалған 11 табиғи элементтің жартылай ыдырау мерзімі Күн жүйесінің пайда болу кезеңіне дейін жеткіліксіз, сондықтан олар өткінші элементтер деп есептеледі. Осы 11 өткінші элементтің 5-і (полоний, радон, радий, актиний және протактиний) торий мен уранның салыстырмалы түрде көп кездесетін ыдырау өнімдері болып табылады. Қалған 6 өткінші элемент (технеций, прометий, астатин, франций, нептуний және плутоний) өте сирек кездеседі, олар уран немесе басқа ауыр элементтерге қатысты сирек ыдырау түрлерінің немесе ядролық реакциялардың өнімдері ретінде ғана табылады. 1-ден 82-ге дейінгі атомдық нөмірлері бар элементтерде, 43 (технеций) және 61 (прометий) ерекшеліктерінен басқа, радиоактивті ыдырау байқалған жоқ. Дегенмен, кейбір элементтердің (мысалы, вольфрам және қорғасын) байқалатын тұрақты изотоптары өте ұзақ жартылай ыдырау мерзімімен аздап радиоактивті болуы мүмкін: мысалы, байқалатын тұрақты қорғасын изотоптарының жартылай ыдырау мерзімі 1035 жылдан 10189 жылға дейін. Атомдық нөмірлері 43, 61 және 83-ден 94-ке дейінгі элементтердің радиоактивті ыдырауы оңай анықталады. Осы элементтердің үшеуі – висмут (83-элемент), торий (90-элемент) және уран (92-элемент) – Күн жүйесінің пайда болуына дейін ауыр элементтерді жасаған жарылғыш жұлдыздық нуклеосинтездің қалдықтары ретінде сақталатын, жеткілікті ұзақ жартылай ыдырау мерзіміне ие бір немесе бірнеше изотоптарға ие. Мысалы, 1,9 жылдан астам, қазіргі ғаламның шамаланған жасынан миллиард есе ұзақ, 209-шы висмуттың альфа-ыдырауының жартылай ыдырау мерзімі – кез келген табиғи элемент үшін ең ұзақ белгілі жартылай ыдырау мерзімі. Ең ауыр 24 элемент (плютонийден жоғары, 94-элемент) қысқа жартылай ыдырау мерзімімен радиоактивті ыдырауға ұшырайды және ұзақ өмір сүретін элементтердің ыдырау өнімдері ретінде жасалмайды, сондықтан олар табиғатта кездеспейді.
Chemical elements may also be categorized by their origin on Earth, with the first 94 considered naturally occurring, while those with atomic numbers beyond 94 have only been produced artificially as the synthetic products of human made nuclear reactions. Of the 94 naturally occurring elements, 83 are considered primordial and either stable or weakly radioactive. The remaining 11 naturally occurring elements possess half lives too short for them to have been present at the beginning of the Solar System, and are therefore considered transient elements. Of these 11 transient elements, 5 (polonium, radon, radium, actinium, and protactinium) are relatively common decay products of thorium and uranium. The remaining 6 transient elements (technetium, promethium, astatine, francium, neptunium, and plutonium) occur only rarely, as products of rare decay modes or nuclear reaction processes involving uranium or other heavy elements. No radioactive decay has been observed for elements with atomic numbers 1 through 82, except 43 (technetium) and 61 (promethium). Observationally stable isotopes of some elements (such as tungsten and lead), however, are predicted to be slightly radioactive with very long half lives: for example, the half lives predicted for the observationally stable lead isotopes range from 1035 to 10189 years. Elements with atomic numbers 43, 61, and 83 through 94 are unstable enough that their radioactive decay can readily be detected. Three of these elements, bismuth (element 83), thorium (element 90), and uranium (element 92) have one or more isotopes with half lives long enough to survive as remnants of the explosive stellar nucleosynthesis that produced the heavy elements before the formation of the Solar System. For example, at over 1.9 years, over a billion times longer than the current estimated age of the universe, bismuth 209 has the longest known alpha decay half life of any naturally occurring element. The very heaviest 24 elements (those beyond plutonium, element 94) undergo radioactive decay with short half lives and cannot be produced as daughters of longer lived elements, and thus are not known to occur in nature at all.
Периодикалық кесте
Химиялық элементтердің қасиеттері көбінесе периодтық кесте арқылы қорытындыланады, ол элементтерді атомдық нөмірінің өсуімен қатарларға ("периодтар") қуатты және әдемі түрде ұйымдастырады, онда бағандар ("топтар") қайталамалы ("периодтық") физикалық және химиялық қасиеттерді бөліседі. Қазіргі стандартты кестеде 2021 жылғы мәлімет бойынша 118 расталған элемент бар. Осы ұсынылымның алдыңғы нұсқалары болғанымен, оның ойлап табуы көбінесе 1869 жылы орыс химигі Дмитрий Менделеевке жатқызылады, ол кестені элементтердің қасиеттеріндегі қайталамалы тенденцияларды көрсету үшін жасаған. Кестенің құрылымы жаңа элементтер ашылғанда және химиялық мінез-құлықты түсіндіру үшін жаңа теориялық модельдер әзірленгенде уақыт өте келе жетілдіріліп, кеңейтілді. Периодтық кестенің химия ғылымында кеңінен қолданылуы бар, ол химиялық мінез-құлықтың көптеген түрлерін жіктеуге, жүйелеуге және салыстыруға өте пайдалы құралды ұсынады. Бұдан басқа, кесте физика, геология, биология, материалтану, инженерия, ауыл шаруашылығы, медицина, тамақтану, қоршаған ортаны қорғау және астрономия салаларында да кеңінен қолданылады. Оның қағидалары химиялық инженерияда ерекше маңызды.
The properties of the chemical elements are often summarized using the periodic table, which powerfully and elegantly organizes the elements by increasing atomic number into rows ("periods") in which the columns ("groups") share recurring ("periodic") physical and chemical properties. The current standard table contains 118 confirmed elements as of 2021. Although earlier precursors to this presentation exist, its invention is generally credited to the Russian chemist Dmitri Mendeleev in 1869, who intended the table to illustrate recurring trends in the properties of the elements. The layout of the table has been refined and extended over time as new elements have been discovered and new theoretical models have been developed to explain chemical behavior. Use of the periodic table is now ubiquitous within the academic discipline of chemistry, providing an extremely useful framework to classify, systematize and compare all the many different forms of chemical behavior. The table has also found wide application in physics, geology, biology, materials science, engineering, agriculture, medicine, nutrition, environmental health, and astronomy. Its principles are especially important in chemical engineering.
Номенклатура және символдар
Әр түрлі химиялық элементтер олардың ерекше атомдық нөмірлері, қабылданған атаулары және белгілері арқылы ресми түрде танылады.
The various chemical elements are formally identified by their unique atomic numbers, by their accepted names, and by their symbols.
Атомдық сандар
Белгілі элементтердің атомдық нөмірлері 1-ден 118-ге дейін, әдетте араб цифрларымен көрсетіледі. Элементтерді атомдық саны бойынша бірегей ретпен, әдетте ең төменнен ең жоғарыға қарай (періодтық кестедегідей) орналастыруға болады, сондықтан элементтер жиынтығы кейде "темірге дейін", "ураннан кейін" немесе "лантаннан лютецийге дейін" сияқты "арқылы", "асып түсу" немесе "ден" деген белгілермен көрсетіледі. "Жеңіл" және "ауыр" терминдері кейде салыстырмалы атомдық сандарды (тығыздықты емес) көрсету үшін бейресми түрде қолданылады, мысалы, "көміртектен жеңіл" немесе "қорғаштан ауыр", бірақ техникалық тұрғыдан алғанда, элемент атомдарының салмағы немесе массасы (атомдық салмағы немесе атомдық массасы) әрқашан атомдық санымен бірқалыпты түрде арта бермейді.
The known elements have atomic numbers from 1 through 118, conventionally presented as Arabic numerals. Since the elements can be uniquely sequenced by atomic number, conventionally from lowest to highest (as in a periodic table), sets of elements are sometimes specified by such notation as "through", "beyond", or "from through", as in "through iron", "beyond uranium", or "from lanthanum through lutetium". The terms "light" and "heavy" are sometimes also used informally to indicate relative atomic numbers (not densities), as in "lighter than carbon" or "heavier than lead", although technically the weight or mass of atoms of an element (their atomic weights or atomic masses) do not always increase monotonically with their atomic numbers.
Элементтердің атаулары
Қазіргі кезде элементтер деп аталатын әртүрлі заттардың аталуы атомдық теорияның дамуына дейін болған, себебі әртүрлі мәдениеттер әртүрлі минералдарға, металдарға, қосылыстарға, қорытпаларға, қоспаларға және басқа да материалдарға жергілікті атаулар берген. Сол кезде қай химиялық заттар элементтер екенін, қайсысы қосылыстар екенін білмеген. Олар элементтер ретінде анықталғаннан кейін, көптеген елдерде ежелгі кезде белгілі болған элементтердің (мысалы, алтын, сынап, темір) бұрынғы атаулары сақталды. Элементтердің атауларында ыңғайлылық, тілдік ерекшеліктер немесе ұлтшылдық сияқты себептермен ұлттық айырмашылықтар пайда болды. Мысалы, неміс тілінде "сутек" үшін "Wasserstoff" (су зат), "оттегі" үшін "Sauerstoff" (қышқыл зат) және "азот" үшін "Stickstoff" (жанды тоқтату зат) қолданылады, ал ағылшын және роман тілдерінде "натрий" үшін "sodium", "калий" үшін "potassium" қолданылады. Француз, итальян, грек, португал және поляк тілдерінде "азот" үшін "azote/azot/azoto" (өмір жоқ деген мағынадағы түбірден) қолданылады. Халықаралық қарым-қатынас және сауда үшін химиялық элементтердің ежелгі және жақында танылған ресми атауларын Халықаралық таза және қолданбалы химия одағы (IUPAC) анықтайды. IUPAC дәстүрлі ағылшын атауларын пайдаланады, тіпті элементтің химиялық символы латын немесе басқа дәстүрлі сөздерге негізделген жағдайда да, мысалы, 79-шы элементтің (Au) атауы ретінде "aurum" емес, "gold" қабылданады. IUPAC британдық "алюминий" және "цезий" жазуларын АҚШ-тың "aluminum" және "cesium" жазуларынан, ал АҚШ-тың "sulfur" жазуын британдық "sulphur" жазуынан артық көреді. Дегенмен, көптеген елдерде көлемде сатуға қолайлы элементтерде әлі де жергілікті ұлттық атаулар қолданылады, ал ұлттық тілі латын әліпбиін қолданбайтын елдер IUPAC элементтерінің атауларын пайдаланады. IUPAC пікірінше, химиялық элементтер ағылшын тілінде есімдер емес; сондықтан, элементтің толық аты ағылшын тілінде әдетте үлкен әріппен жазылмайды, тіпті ол калифорний және эйнштейний сияқты есімдерден алынған болса да. Химиялық элементтердің изотоптарының атаулары да жазылғанда бас әріппен жазылмайды, мысалы, көміртек 12 немесе уран 235. Химиялық элементтердің символдары (мысалы, калифорний үшін Cf және эйнштейний үшін Es) әрқашан үлкен әріппен жазылады (төменде қараңыз). ХХ ғасырдың екінші жартысында физикалық зертханалар өте қысқа жартылай өмірге ие химиялық элементтердің ядроларын жасауға қол жеткізді, сондықтан олардың қандай да бір уақытта елеулі мөлшерде болуы мүмкін емес. Бұларға да IUPAC атау береді, ол әдетте ашқан адамның таңдаған атын қабылдайды. Бұл практика қай зерттеу тобы элементтің нақты ашқандығы туралы дауға себеп болуы мүмкін, бұл 104 және одан жоғары атомдық нөмірі бар элементтерді атауды ұзақ уақытқа созды. (Элементтерді атау туралы дауды қараңыз). Мұндай даулардың бастауы XIX ғасырдың соңында элементтердің ұлттық атаулары болды. Мысалы, лютеций Париж қаласына байланысты аталды. Немістер француздарға атау құқығын беруге ықыласпады, көбінесе оны кассиопейум деп атады. Сол сияқты, ниобийді британдықтар Жаңа әлемге сілтеме жасап, оны колумбий деп атады. Ол халықаралық стандарттаудан бұрын (1950 жылы) американдық басылымдарда кеңінен қолданылды.
The naming of various substances now known as elements precedes the atomic theory of matter, as names were given locally by various cultures to various minerals, metals, compounds, alloys, mixtures, and other materials, although at the time it was not known which chemicals were elements and which compounds. As they were identified as elements, the existing names for anciently known elements (e. g., gold, mercury, iron) were kept in most countries. National differences emerged over the names of elements either for convenience, linguistic niceties, or nationalism. For a few illustrative examples: German speakers use "Wasserstoff" (water substance) for "hydrogen", "Sauerstoff" (acid substance) for "oxygen" and "Stickstoff" (smothering substance) for "nitrogen", while English and some romance languages use "sodium" for "natrium" and "potassium" for "kalium", and the French, Italians, Greeks, Portuguese and Poles prefer "azote/azot/azoto" (from roots meaning "no life") for "nitrogen". For purposes of international communication and trade, the official names of the chemical elements both ancient and more recently recognized are decided by the International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC), which has decided on a sort of international English language, drawing on traditional English names even when an element's chemical symbol is based on a Latin or other traditional word, for example adopting "gold" rather than "aurum" as the name for the 79th element (Au). IUPAC prefers the British spellings "aluminium" and "caesium" over the U. S. spellings "aluminum" and "cesium", and the U. S. "sulfur" over the British "sulphur". However, elements that are practical to sell in bulk in many countries often still have locally used national names, and countries whose national language does not use the Latin alphabet are likely to use the IUPAC element names. According to IUPAC, chemical elements are not proper nouns in English; consequently, the full name of an element is not routinely capitalized in English, even if derived from a proper noun, as in californium and einsteinium. Isotope names of chemical elements are also uncapitalized if written out, e. g., carbon 12 or uranium 235. Chemical element symbols (such as Cf for californium and Es for einsteinium), are always capitalized (see below). In the second half of the twentieth century, physics laboratories became able to produce nuclei of chemical elements with half lives too short for an appreciable amount of them to exist at any time. These are also named by IUPAC, which generally adopts the name chosen by the discoverer. This practice can lead to the controversial question of which research group actually discovered an element, a question that delayed the naming of elements with atomic number of 104 and higher for a considerable amount of time. (See element naming controversy). Precursors of such controversies involved the nationalistic namings of elements in the late 19th century. For example, lutetium was named in reference to Paris, France. The Germans were reluctant to relinquish naming rights to the French, often calling it cassiopeium. Similarly, the British discoverer of niobium originally named it columbium, in reference to the New World. It was used extensively as such by American publications before the international standardization (in 1950).
Арнайы химиялық элементтер
Химия ғылымға айналғанға дейін алхимиктер металдар мен жалпы қосылыстар үшін құпия белгілер жасаған. Алайда, олар диаграммаларда немесе процедураларда қысқартулар ретінде қолданылды; молекулалар құру үшін атомдардың бірігуі туралы түсінік болған жоқ. Джон Дальтон материяның атомдық теориясындағы жетістіктерімен молекулаларды бейнелеу үшін шеңберге негізделген қарапайым символдарды ойлап тапты. Қазіргі кездегі химиялық жазу жүйесін 1814 жылы Йонс Якоб Берзелиус ойлап тапты. Бұл типографиялық жүйеде химиялық символдар тек қана қысқартулар емес – әрқайсысы латын әліпбиінің әріптерінен тұрады. Олар барлық тілдер мен әліпбилердегі жалпыға ортақ белгілер ретінде қарастырылған. Берзелиус заманында латын тілі ғылымның ортақ тілі болғандықтан, оның символдары элементтердің латынша атауларына негізделген қысқартулар болды (олар ежелгі дәуірден белгілі элементтік заттардың классикалық латынша атаулары немесе кейінгі элементтер үшін неолатынша монеталар болуы мүмкін). Символдар қысқартулардағыдай нүктемен (тоқта) аяқталмайды. Көп жағдайда элементтердің латынша атаулары Берзелиус қолданғандай қазіргі ағылшынша атаулармен бірдей түбірден шыққан. Мысалы, сутегінің химиялық символы "H" – бұл неолатындық hydrogenium, оның көне грек тамыры ағылшын сутегімен бірдей. Алайда, он бір жағдайда латын (Берзелиус қолданған) және ағылшын элементтерінің атаулары әртүрлі тамырдан шыққан. Олардың сегізі – ежелгі жеті металл және ежелгі заманнан бері белгілі бір металлоид: "Fe" (латынша ferrum) темір үшін, "Hg" (латынша hydrargyrum) сынап үшін, "Sn" (латынша stannum) қалайы үшін, "Au" (латынша aurum) алтын үшін, "Ag" (латынша argentum) күміс үшін, "Pb" (латынша plumbum) қорғасын үшін, "Cu" (латынша cuprum) мыс үшін және "Sb" (латынша stibium) антимон үшін. Неолатын (Берзелиус қолданған) және ағылшын тіліндегі атаулар арасындағы басқа үш сәйкессіздік – натрий үшін "Na" (неолатын natrium), калий үшін "K" (неолатын kalium) және вольфрам үшін "W" (неолатын wolframium). Бұл сәйкессіздіктер қазіргі дәуірдегі элементтердің атауларының әртүрлі ұсыныстарынан туындады. Бастапқыда Берзелиус натрий мен калий үшін "So" және "Po" деп ұсынған, бірақ сол жылы символдарды "Na" және "K" деп өзгерткен. 1814 жылдан кейін табылған элементтерге элементтің атына негізделген ерекше химиялық символдар да тағайындалды. Латын тілінің ғаламдық ғылым тілі ретінде қолданылуы азайып барады, бірақ жаңадан ашылған элементтердің химиялық атаулары аздаған өзгерістерсіз немесе аздаған өзгерістермен тілден тілге қарыз болып келді. 1814 жылдан кейін табылған элементтердің символдары ағылшын, француз (ағылшын тіліндегі -ға қысылған дыбыс белгісін елемеу) және неміс тіліндегі атауларына сәйкес келеді (неміс тілінде көптеген жағдайларда: орнына немесе орнына басқа жазуларға рұқсат етіледі. Мысалы, цезийдің атауы неміс тілінде Caesium, Cäsium немесе Zäsium деп жазылуы мүмкін, бірақ оның символы әрқашан "Cs"). Басқа тілдерде кейде элементтердің атауларының жазылуын өзгертеді: испан тілінде iterbio (ytterbium), итальян тілінде afnio (hafnium), швед тілінде moskovium (moscovium); бірақ бұл өзгерістер химиялық символдарға әсер етпейді: "Yb", "Hf", "Mc". Химиялық символдар элементтердің атаулары аударма қажет болған кезде халықаралық деңгейде түсініледі. Бұрын да кейде келіспеушіліктер болған. Мысалы, немістер бұрын йод үшін "J" (басқаша атауы Jod) қолданған, бірақ қазір "I" және Iod қолданады. Химиялық символдың бірінші әрпі әрқашан үлкен әріппен жазылады, ал келесі әріптер, егер болса, әрқашан кіші әріптермен жазылады. Сонымен, калифорний мен эйнштейнийдің символдары Cf және Es болып табылады.
Before chemistry became a science, alchemists had designed arcane symbols for both metals and common compounds. These were however used as abbreviations in diagrams or procedures; there was no concept of atoms combining to form molecules. With his advances in the atomic theory of matter, John Dalton devised his own simpler symbols, based on circles, to depict molecules. The current system of chemical notation was invented by Jöns Jakob Berzelius in 1814. In this typographical system, chemical symbols are not mere abbreviations—though each consists of letters of the Latin alphabet. They are intended as universal symbols for people of all languages and alphabets. Since Latin was the common language of science at Berzelius's time, his symbols were abbreviations based on the Latin names of elements (they may be Classical Latin names of elementary substances known since antiquity or Neo Latin coinages for later elements). The symbols are not followed by a period (full stop) as with abbreviations. In most cases, Latin names of elements as used by Berzelius have the same roots as modern English names. For example, hydrogen has the chemical symbol "H" after the Neo Latin hydrogenium, which has the same Ancient Greek roots as English hydrogen. However, in eleven cases Latin (as used by Berzelius) and English names of elements have different roots. Eight of them are the seven metals of antiquity and a metalloid also known since antiquity: "Fe" (Latin ferrum) for iron, "Hg" (Latin hydrargyrum) for mercury, "Sn" (Latin stannum) for tin, "Au" (Latin aurum) for gold, "Ag" (Latin argentum) for silver, "Pb" (Latin plumbum) for lead, "Cu" (Latin cuprum) for copper, and "Sb" (Latin stibium) for antimony. The three other mismatches between Neo Latin (as used by Berzelius) and English names are "Na" (Neo Latin natrium) for sodium, "K" (Neo Latin kalium) for potassium, and "W" (Neo Latin wolframium) for tungsten. These mismatches came from different suggestings of naming the elements in the Modern era. Initially Berzelius suggested "So" and "Po" for sodium and potassium, but he changed the symbols to "Na" and "K" later in the same year. Elements discovered after 1814 were also assigned unique chemical symbols, based on the name of the element. The use of Latin as the universal language of science was fading, but chemical names of newly discovered elements came to be borrowed from language to language without or with little modifications. Symbols of elements discovered after 1814 match their names in English, French (ignoring the acute accent on ), and German (although German in many cases allows alternative spellings with or instead of : e. g., the name of caesium may be spelled Caesium, Cäsium, or Zäsium in German, but its symbol is always "Cs"). Other languages sometimes modify element name spellings: Spanish iterbio (ytterbium), Italian afnio (hafnium), Swedish moskovium (moscovium); but those modifications do not affect chemical symbols: "Yb", "Hf", "Mc". Chemical symbols are understood internationally when element names might require translation. There have sometimes been differences in the past. For example, Germans in the past have used "J" (for the alternate name Jod) for iodine, but now use "I" and Iod. The first letter of a chemical symbol is always capitalized, as in the preceding examples, and the subsequent letters, if any, are always lower case (small letters). Thus, the symbols for californium and einsteinium are Cf and Es.
Жалпы химиялық символдар
Химиялық теңдеулерде химиялық элементтер топтары үшін де символдар бар, мысалы салыстырмалы формулаларда. Бұл көбінесе бір үлкен әріп болып келеді, және әріптер нақты элементтердің атаулары үшін резервтеліп, қолданылмайды. Мысалы, "X" қосылыстар класындағы өзгермелі топты (көбінесе галогенді) көрсетеді, ал "R" – радикалды, яғни көмірсутекті тізбек сияқты қосылыс құрылымын білдіреді. "Q" әрпі химиялық реакциядағы "жылуды" білдіру үшін резервтеліп сақталған. "Y" жиі жалпы химиялық символ ретінде қолданылады, бірақ ол иттрийдің де символы болып табылады. "Z" де жиі жалпы айнымалы топ ретінде қолданылады. "E" органикалық химияда электронды тартып алатын топты немесе электрофилді білдіреді; сондай-ақ "Nu" нуклеофилді білдіреді. "L" – бейорганикалық және органометалл химиясындағы жалпы лигандты көрсетеді. "M" көбінесе жалпы металдың орнына қолданылады. Кем дегенде екі қосымша, екі әріпті жалпы химиялық символ да бейресми қолданыста: "Ln" – кез келген лантаноид элементі үшін және "An" – кез келген актинид элементі үшін. "Rg" бұрын кез келген сирек газ элементі үшін қолданылған, бірақ сирек газдар тобы қазір асыл газдар деп аталды, ал "Rg" символы қазір рентгений элементіне берілді.
There are also symbols in chemical equations for groups of chemical elements, for example in comparative formulas. These are often a single capital letter, and the letters are reserved and not used for names of specific elements. For example, an "X" indicates a variable group (usually a halogen) in a class of compounds, while "R" is a radical, meaning a compound structure such as a hydrocarbon chain. The letter "Q" is reserved for "heat" in a chemical reaction. "Y" is also often used as a general chemical symbol, although it is also the symbol of yttrium. "Z" is also frequently used as a general variable group. "E" is used in organic chemistry to denote an electron withdrawing group or an electrophile; similarly "Nu" denotes a nucleophile. "L" is used to represent a general ligand in inorganic and organometallic chemistry. "M" is also often used in place of a general metal. At least two additional, two letter generic chemical symbols are also in informal usage, "Ln" for any lanthanide element and "An" for any actinide element. "Rg" was formerly used for any rare gas element, but the group of rare gases has now been renamed noble gases and the symbol "Rg" has now been assigned to the element roentgenium.
Изотоптық символдар
Изотоптар элементтің белгілі бір изотопының атомдық массалық санымен (протон мен нейтронның жалпы саны) ажыратылады, бұл сан тиісті элементтің символымен біріктіріледі. IUPAC практикалық жағдайда изотоптық символдарды үстін сызып жазуды ұсынады, мысалы 12C және 235U. Дегенмен, көміртек 12 және уран 235 сияқты басқа жазбалар, немесе C 12 және U 235 та қолданылады. Ерекше жағдай ретінде, сутегінің табиғатта кездесетін үш изотопы көбінесе 1H (протий) үшін H, 2H (деутерий) үшін D және 3H (тритий) үшін T ретінде белгіленеді. Бұл конвенция химиялық теңдеулерде қолдануға ыңғайлы, әр атомның массалық санын жазу қажеттілігін жояды. Мысалы, ауыр судың формуласын 2H2O орнына D2O деп жазуға болады.
Isotopes are distinguished by the atomic mass number (total protons and neutrons) for a particular isotope of an element, with this number combined with the pertinent element's symbol. IUPAC prefers that isotope symbols be written in superscript notation when practical, for example 12C and 235U. However, other notations, such as carbon 12 and uranium 235, or C 12 and U 235, are also used. As a special case, the three naturally occurring isotopes of the element hydrogen are often specified as H for 1H (protium), D for 2H (deuterium), and T for 3H (tritium). This convention is easier to use in chemical equations, replacing the need to write out the mass number for each atom. For example, the formula for heavy water may be written D2O instead of 2H2O.
Элементтердің шығу тегі
Әлемнің жалпы массасының шамамен 4% ғана атомдардан немесе иондардан тұрады, демек, химиялық элементтермен ұсынылады. Бұл үлес жалпы материяның шамамен 15% құрайды, ал қалған материяның (85%) қара материя құрайды. Қара материяның табиғаты белгісіз, бірақ ол химиялық элементтердің атомдарынан тұрмайды, себебі оның құрамында протон, нейтрон немесе электрон жоқ. (Әлемнің массасының қалған, материясыз бөлігі тіпті жақсы түсінілмеген қара энергиядан тұрады). Табиғатта кездесетін 94 химиялық элемент кем дегенде төрт класс астрофизикалық процестер арқылы пайда болған. Көп бөлігі сутегі, гелий және литийдің өте аз мөлшері Ұлы жарылыстың алғашқы минуттарында пайда болды. Бұл Ұлы жарылыс нуклеосинтезі бір рет қана орын алды; ал қалған процестер үздіксіз жүріп жатыр. Жұлдыздардың ішіндегі ядролық синтез элементтерді жұлдыздық нуклеосинтез арқылы өндіреді, оның ішінде атомдық саны бойынша көміртектен темірге дейінгі барлық элементтерді қамтиды. Темірден жоғары атомдық саны бар элементтер, соның ішінде уран және плутоний сияқты ауыр элементтер, суперноваларда және нейтронды жұлдыздардың бірігуінде болатын жарылғыш нуклеосинтездің әртүрлі түрлері арқылы жасалады. Жеңіл элементтер литий, бериллий және бор көбінесе көміртек, азот және оттектің ғарыш сәулелерімен шашырауы (ғарыш сәулелерінің әсерінен фрагментация) арқылы пайда болады. Ұлы жарылыстың алғашқы кезеңдерінде сутек ядроларының нуклеосинтезі сутек-1 (протий, 1H) және гелий-4 (4He), сондай-ақ аз мөлшерде дейтерий (2H) және өте аз мөлшерде (10−10 шамасында) литий мен бериллийдің өндірілуіне әкелді. Ұлы жарылыста бордың да аз мөлшері пайда болған болуы мүмкін, себебі ол кейбір өте ескі жұлдыздарда байқалды, ал көміртекте жоқ. Ұлы жарылыста бордан ауыр элементтер пайда болған жоқ. Нәтижесінде, атомдардың (немесе иондардың) бастапқы мөлшері шамамен 75% 1H, 25% 4He және 0,01% дейтерийден тұрады, тек литий, бериллий және, мүмкін, бордың кішкентай іздері ғана бар. Жұлдыздық нуклеосинтез және суперновалық нуклеосинтез нәтижесінде галактикалық галолардың кейінгі байыуы орын алды. Дегенмен, галактикааралық кеңістіктегі элементтердің мөлшері әлі де бастапқы жағдайларға ұқсауы мүмкін, егер ол қандай да бір жолмен байытылмаса. Жер бетінде (және басқа жерлерде) ядролық трансмутация процестерінің өнімдері ретінде әртүрлі элементтердің іздері басқа элементтерден өндірілуін жалғастыруда. Бұларға ғарыш сәулелері немесе басқа ядролық реакциялар (космогендік және нуклеогендік нуклидтерді қараңыз) және ұзақ өмір сүретін бастапқы нуклидтердің ыдырауынан пайда болғандар кіреді. Мысалы, көміртек-14 (14C) атмосферада азот атомдарына тиетін ғарыш сәулелері арқылы үнемі өндіріледі, ал аргон-40 (40Ar) бастапқыда кездесетін, бірақ тұрақсыз калий-40 (40K) ыдырауынан үнемі өндіріледі. Сонымен қатар, бастапқыда кездесетін, бірақ радиоактивті актинидтер торий, уран және плутоний, осы металдардың немесе олардың кендері мен қосылыстарының кез келген үлгісінде уақытша болатын радий мен радон сияқты қайталанатын, бірақ тұрақсыз радиоактивті элементтер сериясы арқылы ыдырайды. Тағы үш радиоактивті элемент - техноций, прометий және нептуний - табиғи материалдарда тек кездейсоқ кездеседі, олар әртүрлі ауыр элементтердің ядроларының ядролық бөлінуінен немесе басқа сирек ядролық процестерден жеке атомдар ретінде пайда болады. Табиғи 94 элементтен басқа, адамның ядролық физика технологиясымен бірнеше жасанды элементтер өндірілген. 2021 жылға қарай, бұл тәжірибелер атомдық нөмірі 118-ге дейінгі барлық элементтерді өндірді.
Only about 4% of the total mass of the universe is made of atoms or ions, and thus represented by chemical elements. This fraction is about 15% of the total matter, with the remainder of the matter (85%) being dark matter. The nature of dark matter is unknown, but it is not composed of atoms of chemical elements because it contains no protons, neutrons, or electrons. (The remaining non matter part of the mass of the universe is composed of the even less well understood dark energy). The 94 naturally occurring chemical elements were produced by at least four classes of astrophysical process. Most of the hydrogen, helium and a very small quantity of lithium were produced in the first few minutes of the Big Bang. This Big Bang nucleosynthesis happened only once; the other processes are ongoing. Nuclear fusion inside stars produces elements through stellar nucleosynthesis, including all elements from carbon to iron in atomic number. Elements higher in atomic number than iron, including heavy elements like uranium and plutonium, are produced by various forms of explosive nucleosynthesis in supernovae and neutron star mergers. The light elements lithium, beryllium and boron are produced mostly through cosmic ray spallation (fragmentation induced by cosmic rays) of carbon, nitrogen, and oxygen. During the early phases of the Big Bang, nucleosynthesis of hydrogen nuclei resulted in the production of hydrogen 1 (protium, 1H) and helium 4 (4He), as well as a smaller amount of deuterium (2H) and very minuscule amounts (on the order of 10−10) of lithium and beryllium. Even smaller amounts of boron may have been produced in the Big Bang, since it has been observed in some very old stars, while carbon has not. No elements heavier than boron were produced in the Big Bang. As a result, the primordial abundance of atoms (or ions) consisted of roughly 75% 1H, 25% 4He, and 0.01% deuterium, with only tiny traces of lithium, beryllium, and perhaps boron. Subsequent enrichment of galactic halos occurred due to stellar nucleosynthesis and supernova nucleosynthesis. However, the element abundance in intergalactic space can still closely resemble primordial conditions, unless it has been enriched by some means. On Earth (and elsewhere), trace amounts of various elements continue to be produced from other elements as products of nuclear transmutation processes. These include some produced by cosmic rays or other nuclear reactions (see cosmogenic and nucleogenic nuclides), and others produced as decay products of long lived primordial nuclides. For example, trace (but detectable) amounts of carbon 14 (14C) are continually produced in the atmosphere by cosmic rays impacting nitrogen atoms, and argon 40 (40Ar) is continually produced by the decay of primordially occurring but unstable potassium 40 (40K). Also, three primordially occurring but radioactive actinides, thorium, uranium, and plutonium, decay through a series of recurrently produced but unstable radioactive elements such as radium and radon, which are transiently present in any sample of these metals or their ores or compounds. Three other radioactive elements, technetium, promethium, and neptunium, occur only incidentally in natural materials, produced as individual atoms by nuclear fission of the nuclei of various heavy elements or in other rare nuclear processes. In addition to the 94 naturally occurring elements, several artificial elements have been produced by human nuclear physics technology. as of 2021, these experiments have produced all elements up to atomic number 118.
Анықтамалардың өзгеруі
"Элемент" ұғымы, бөлшектің өзіне жіктелмейтін зат ретінде, үш маңызды тарихи кезеңде қалыптасты: классикалық анықтамалар (көне гректердің анықтамалары сияқты), химиялық анықтамалар және атомдық анықтамалар.
The concept of an "element" as an indivisible substance has developed through three major historical phases: Classical definitions (such as those of the ancient Greeks), chemical definitions, and atomic definitions.
Классикалық анықтамалар
Көне философия табиғатта байқалатын үлгілерді түсіндіру үшін классикалық элементтер жиынтығын ұсынды. Бұл элементтер бастапқыда қазіргі заманғы химиялық элементтер емес, жер, су, ауа және отты білдірді. "Элементтер" (stoicheia) терминін грек философы Платон б.з.д. 360 жыл шамасындағы "Тимей" диалогында алғаш рет қолданды, онда оның құрамында бейорганикалық және органикалық денелердің құрамы туралы талқылау және химия бойынша болжамдық зерттеме бар. Платон бір ғасыр бұрын Эмпедокл енгізген элементтердің кішкентай көпжақты пішіндерден тұратынына сенді: тетраэдр (от), октаэдр (ауа), икосаэдр (су) және куб (жер). Аристотель б.з.д. 350 жыл шамасында да "стоихия" терминін қолданды және аспан құрайтын эфир деп аталатын бесінші элементті қосты. Аристотель элементті былай анықтады:
Ancient philosophy posited a set of classical elements to explain observed patterns in nature. These elements originally referred to earth, water, air and fire rather than the chemical elements of modern science. The term 'elements' (stoicheia) was first used by the Greek philosopher Plato in about 360 BCE in his dialogue Timaeus, which includes a discussion of the composition of inorganic and organic bodies and is a speculative treatise on chemistry. Plato believed the elements introduced a century earlier by Empedocles were composed of small polyhedral forms: tetrahedron (fire), octahedron (air), icosahedron (water), and cube (earth). Aristotle, c. 350 BCE, also used the term stoicheia and added a fifth element called aether, which formed the heavens. Aristotle defined an element as:
Элемент – басқа денелерге ыдырайтын, ал өзі басқаларға бөлінбейтін денелердің бірі.
Element – one of those bodies into which other bodies can decompose, and that itself is not capable of being divided into other.
Роберт Бойль
1661 жылы Роберт Бойль «Скептикалық химик» еңбегінде материяның қайталанбайтын бірліктерінен (атомдардан) тұратын материяны талдауды қолдайтын корпускуляризм теориясын ұсынды. Аристотельдің төрт элемент туралы және Парацельстің үш негізгі элемент туралы пікірлеріне қосылмай, элементтердің саны туралы мәселені ашық қалдырды. Бойль элементтердің алдын ала белгіленген санына қарсы шықты – тікелей Парацельстің үш принципіне (күкірт, сынап және тұз) және жанама түрде «аристотельдік» элементтерге (жер, су, ауа және от) қарсы. Бойльдің пікірінше, біріншісіне қарсы келтірілген аргументтер соңғысына да дәл солай қолданылуы мүмкін. Содан кейін Бойль өзінің көзқарасын төрт қағидамен түсіндірді. Бірінші және екінші қағидаларында материя бөлшектерден тұратынын, бірақ оларды бөлу қиын болуы мүмкін екенін айтты. Бойль «корпускулалар» немесе «атомдар» (оның айтуынша) ұғымын қолданып, шектеулі сандағы элементтердің көптеген қосылыстарды қалай құрайтынын түсіндірді. Бойль алтынның акварегиямен, ал сынаптың азот қышқылымен, күкірт қышқылымен және күкіртпен әрекеттесіп, әртүрлі «қосылыстар» түзілетінін, олардан элементтерден күткендей, оларды да алуға болатынын түсіндірді. Дегенмен, Бойль алтынды, сынапты немесе қорғасынды элементтер деп санамады, оларды шараппен бірге «мүсіркел араластырылған денелер» деп есептеді. Бойльдің алғашқы заманауи химик саналатындығына қарамастан, «Скептикалық химик» кітабында қазіргі көзқарасқа жат, элементтер туралы ескі идеялар сақталған. Мысалы, күкірт – тек таныс сары түсті металл ғана емес, сонымен қатар жанғыш «рух» та еді.
In 1661, in The Sceptical Chymist, Robert Boyle proposed his theory of corpuscularism which favoured the analysis of matter as constituted by irreducible units of matter (atoms) and, choosing to side with neither Aristotle's view of the four elements nor Paracelsus' view of three fundamental elements, left open the question of the number of elements. Boyle argued against a pre determined number of elements—directly against Paracelsus' three principles (sulfur, mercury, and salt), indirectly against the "Aristotelian" elements (earth, water, air, and fire), for Boyle felt that the arguments against the former were at least as valid against the latter. Then Boyle stated his own view in four propositions. In the first and second, he suggests that matter consists of particles, but that these particles may be difficult to separate. Boyle used the concept of "corpuscles"—or "atomes", as he also called them—to explain how a limited number of elements could combine into a vast number of compounds. Boyle explained that gold reacts with aqua regia, and mercury with nitric acid, sulfuric acid, and sulfur to produce various "compounds", and that they could be recovered from those compounds, just as would be expected of elements. Yet, Boyle did not consider gold, mercury, or lead elements, but rather—together with wine—"perfectly mixt bodies". Even though Boyle is largely regarded as the first modern chemist, The Sceptical Chymist still contains old ideas about the elements, alien to a modern viewpoint. Sulphur, for example, is not only the familiar yellow non metal, but also an inflammable "spirit".
Исаак Уоттс
1724 жылы ағылшын дін қызметкері және логик Исаак Уоттс өзінің «Логика» атты кітабында химия ғалымдары сол кезде мойындаған элементтерді тізімдеді. Уоттстың элементтер тізіміне Парацельс принциптерінің екеуі (күкірт және тұз) және екі классикалық элемент (жер және су) сондай-ақ «рух» кірді. Дегенмен, Уоттс химиягерлер арасында пікір біліспеушілік бар екенін атап өтті. text=Элементтер – екі немесе одан көп түрлі заттарға бөлінбейтін немесе азайтылмайтын заттар. Аристотельдің ізбасарлары отты, ауаны, жерді және суды төрт элемент деп санады, олардың барлығы жердегі барлық нәрселерден құралған; ал олар аспанды осылардан өзгеше, бесінші дене – квинтессенция деп есептеді. Бірақ тәжірибелік философия жақсырақ түсінілгеннен кейін, бұл ілім толыққанды жоққа шығарылды. Химиягерлер рух, тұз, күкірт, су және жерді бес элемент деп атайды, себебі олар жердегі барлық нәрсені осы бесеуге дейін келтіре алады, бірақ олардың барлығы бір пікірге келмейді.
In 1724, in his book Logick, the English minister and logician Isaac Watts enumerated the elements then recognized by chemists. Watts' list of elements included two of Paracelsus' principles (sulfur and salt) and two classical elements (earth and water) as well as "spirit". Watts did, however, note a lack of consensus among chemists. text=Elements are such Substances as cannot be resolved, or reduced, into two or more Substances of different Kinds. Followers of Aristotle made Fire, Air, Earth and Water to be the four Elements, of which all earthly Things were compounded; and they suppos'd the Heavens to be a Quintessence, or fifth sort of Body, distinct from all these : But, since experimental Philosophy have been better understood, this Doctrine has been abundantly refuted. The Chymists make Spirit, Salt, Sulphur, Water and Earth to be their five Elements, because they can reduce all terrestrial Things to these five : tho' they are not all agreed.
Антуан Лавуазье, Йонс Якоб Берзелиус және Дмитрий Менделеев
Химиялық элементтердің алғашқы қазіргі заманғы тізімі Антуан Лавуазьенің 1789 жылғы «Химия элементтері» еңбегінде келтірілген, онда оттық пен калорияны қоса алғанда, отыз үш элемент қамтылған. 1818 жылға қарай Йонс Якоб Берзелиус сол кезде мойындалған қырық тоғыз элементтің қырық бесеуінің атомдық салмағын анықтады. Дмитрий Менделеевтің 1869 жылғы периодтық кестесінде алпыс үш элемент болды. Бойльден бастап 20 ғасырдың басына дейін элемент – қарапайым заттарға жіктелмейтін таза зат ретінде анықталды. Басқаша айтқанда, химиялық элементті химиялық процестер арқылы басқа химиялық элементтерге түрлендіруге болмайды. Осы кезеңде элементтер көбінесе атомдық салмақтарымен ерекшеленді, бұл қасиет қолда бар талдау техникаларымен жеткілікті дәлдікпен өлшенді.
The first modern list of chemical elements was given in Antoine Lavoisier's 1789 Elements of Chemistry, which contained thirty three elements, including light and caloric. By 1818, Jöns Jakob Berzelius had determined atomic weights for forty five of the forty nine then accepted elements. Dmitri Mendeleev had sixty three elements in his periodic table of 1869. From Boyle until the early 20th century, an element was defined as a pure substance that could not be decomposed into any simpler substance. Put another way, a chemical element cannot be transformed into other chemical elements by chemical processes. Elements during this time were generally distinguished by their atomic weights, a property measurable with fair accuracy by available analytical techniques.
Атомдық анықтамалар
1913 жылы ағылшын физигі Генри Мозли атом ядросының заряды атомның атомдық нөмірінің физикалық негізі екенін ашты, ал протондар мен нейтрондардың табиғаты түсінілгеннен кейін бұл мәліметтер одан да жетілдірілді, нәтижесінде элементтің қазіргі анықтамасы – атомдық нөмірге (атом ядросындағы протондар санына) негізделді. Элементтерді ажырату үшін атомдық салмақ емес, атомдық нөмірлерді пайдаланудың болжамдық құндылығы жоғары (өйткені бұл сандар бүтін сандар), сонымен қатар химиялық көзқарастан туындаған кейбір түсініксіздіктерді де шешеді. Қазіргі уақытта IUPAC элементтің, ядросы электрондық бұлтты құруға қажетті 10−14 секундтан ұзақ өмір сүретін изотоптары бар болса, бар екенін анықтайды. 1914 жылға қарай сексен жеті элемент белгілі болды, олардың барлығы табиғатта кездесетін элементтер еді (химиялық элементтердің ашылу тарихын қараңыз). Табиғатта кездесетін қалған элементтер келесі онжылдықтарда ашылды немесе бөліп алынды, ал түрлі қосымша элементтер синтетикалық жолмен өндірілді, осы жұмыстың көп бөлігін Гленн Т. Сиборг бастап жүрді. 1955 жылы 101-элемент ашылды және элементтерді периодтық жүйеге бірінші болып реттеп шыққан Д.И. Менделеевтің құрметіне менделевий деп аталды.
The 1913 discovery by English physicist Henry Moseley that the nuclear charge is the physical basis for an atom's atomic number, further refined when the nature of protons and neutrons became appreciated, eventually led to the current definition of an element based on atomic number (number of protons per atomic nucleus). The use of atomic numbers, rather than atomic weights, to distinguish elements has greater predictive value (since these numbers are integers), and also resolves some ambiguities in the chemistry based view due to varying properties of isotopes and allotropes within the same element. Currently, IUPAC defines an element to exist if it has isotopes with a lifetime longer than the 10−14 seconds it takes the nucleus to form an electronic cloud. By 1914, eighty seven elements were known, all naturally occurring (see Timeline of chemical element discoveries). The remaining naturally occurring elements were discovered or isolated in subsequent decades, and various additional elements have also been produced synthetically, with much of that work pioneered by Glenn T. Seaborg. In 1955, element 101 was discovered and named mendelevium in honor of D. I. Mendeleev, the first to arrange the elements in a periodic manner.
Жақында ашылған элементтер
1940 жылы табылған алғашқы трансуран элементі (атомдық нөмірі 92-ден жоғары элемент) – нептуний болды. 1999 жылдан бері жаңа элементтердің ашылуы туралы талаптар IUPAC/IUPAP бірлескен жұмыс тобында қарастырылып келеді. 2016 жылғы қаңтарға дейін IUPAC барлық 118 элементтің ашылғанын растады. 112-ші элементтің ашылуы 2009 жылы мойындалды, сондай-ақ оған коперниций деген ат пен Cn атомдық символы ұсынылды. IUPAC бұл атау мен символды 2010 жылдың 19 ақпанында ресми түрде бекітті. Бүгінгі күнге дейін синтезделген ең ауыр элемент – 118-оганнесон элементі, ол 2006 жылдың 9 қазанында Ресейдің Дубна қаласындағы Флеров ядролық реакциялар зертханасымен синтезделді. 117-ші элемент – теннессин 2009 жылы ашылған соңғы элемент болды. 2016 жылдың 28 қарашасында IUPAC ғалымдары атомдық нөмірлері 113, 115, 117 және 118 болатын төрт жаңа химиялық элементтің атауларын ресми түрде мойындады.
The first transuranium element (element with atomic number greater than 92) discovered was neptunium in 1940. Since 1999, claims for the discovery of new elements have been considered by the IUPAC/IUPAP Joint Working Party. As of January 2016, all 118 elements have been confirmed by IUPAC as being discovered. The discovery of element 112 was acknowledged in 2009, and the name copernicium and the atomic symbol Cn were suggested for it. The name and symbol were officially endorsed by IUPAC on 19 February 2010. The heaviest element that is believed to have been synthesized to date is element 118, oganesson, on 9 October 2006, by the Flerov Laboratory of Nuclear Reactions in Dubna, Russia. Tennessine, element 117 was the latest element claimed to be discovered, in 2009. On 28 November 2016, scientists at the IUPAC officially recognized the names for the four newest chemical elements, with atomic numbers 113, 115, 117, and 118.
118 белгілі химиялық элементтердің тізімі
Келесі сұрыпталатын кестеде 118 белгілі химиялық элемент көрсетілген. Атомдық нөмірі, Элементі және Символы – бәрі дерлік бір-бірінен тәуелсіз бірегей идентификаторлар болып табылады. Элемент атаулары IUPAC қабылдаған атаулар. Блок әрбір элементтің периодтық кестедегі блогын көрсетеді: қызыл – s блогы, сары – p блогы, көк – d блогы, жасыл – f блогы. Топ және период элементтің периодтық кестедегі орнын көрсетеді. Мұндағы топ нөмірлері қазіргі таңда қабылданған нөмірлеуді көрсетеді; ескі нөмірлеулер үшін «Топ (периодтық кесте)» бөлімін қараңыз.
The following sortable table shows the 118 known chemical elements. Atomic number, Element, and Symbol all serve independently as unique identifiers. Element names are those accepted by IUPAC. Block indicates the periodic table block for each element: red = s block, yellow = p block, blue = d block, green = f block. Group and period refer to an element's position in the periodic table. Group numbers here show the currently accepted numbering; for older numberings, see Group (periodic table).