عنصر شیمیایی: تفاوت میان نسخه‌ها

''عنصر'' یا '''اِلِمان شیمیایی'''، در دانش [[شیمی]] به ماده‌ای گفته می‌شود که [[اتم]]‌های آن از تعداد [[پروتون]]‌های برابری در [[هسته اتم|هسته‌ی]] خود برخوردار باشند.<ref>{{یادکرد کتاب|نشانی=http://goldbook.iupac.org/C01022.html|عنوان=chemical element|نام خانوادگی=Chemistry|نام=International Union of Pure and Applied|ناشر=IUPAC|شابک=0967855098|مکان=Research Triagle Park, NC|زبان=en|doi=10.1351/goldbook.c01022}}</ref> این عدد (تعداد پروتون‌ها) که با نماد Z نشان داده می‌شود، [[عدد اتمی]] آن عنصر نام دارد. همه اتم‌هایی که دارای تعداد پروتون‌های برابر (عدد اتمی برابر) باشند، ویژگی‌های شیمیایی یکسانی دارند. اما اتم‌های یک عنصر می‌توانند دارای تعداد متفاوتی [[نوترون]] باشند که [[ایزوتوپ]]‌های آن عنصر نامیده می‌شوند. گاهی نیز برای سادگی، به عنصر شیمیایی صرفاً عنصر گفته می‌شود. ویژگی‌های شیمیایی اتم‌های یک عنصر که توسط ساختار الکترونی آن‌ها تعیین می‌شود که آن نیز به تعداد پروتون‌های هسته آن اتم وابسته است.در بیان کلی مفهوم عنصر به ویژگی یک اتم گفته می شودمی‌شود که آن را از سایر ویژگی‌هایی که اتم‌های دیگر دارند متمایز می کندمی‌کند. منظور از ویژگی در حالت کلی به تعداد پروتن‌های یک اتم در هسته خود گفته می شودمی‌شود که ویژگی آن را شکل میدهد این همان ویژگی است که به طوربه‌طور مثال اتم مس را از طلا متمایز میکندمی‌کند. تمام عناصر شیمیایی از [[باریون]] ساخته شده اندشده‌اند. با این وجود کیهان شناسان بر این باورند که باریون تنها ۱۵٪ مواد قابل مشاهده در کیهان را تشکیل می دهند. بنابر اینبنابراین باقی مانده مواد موجود در کیهان، [[ماده تاریک]] است که ماهیت آن شناخته شده نیست ولی از عناصری که ما می شناسیم تشکیل نشده استنشده‌است.<ref>{{یادکرد کتاب|نشانی=https://www.worldcat.org/oclc/70671730|عنوان=The theory of almost everything : the Standard Model, the unsung triumph of modern physics|نام خانوادگی=Robert.|نام=Oerter,|تاریخ=2006|ناشر=Plume|شابک=0452287863|مکان=New York|oclc=70671730}}</ref> از بین تمام عناصر دو عنصر هیدروژن و هلیم که در بدو [[مه‌بانگ|مه بانگ]] (بیگ بنگ) تشکیل شده اند، فراوان ترین عناصر موجود در کائنات هستند.

یک ماده خالص که تنها از اتم‌های یک عنصر تشکیل شده باشد، «ماده ساده» نامیده می‌شود. چنین ماده‌ای را نمی‌توان به ماده دیگری تجزیه کرد. از این دیدگاه، ماده ساده در برابر ماده مرکب قرار می‌گیرد. به عنوان مثال، [[اکسیژن]] یک عنصر است. اما ماده‌ای را که ما در طبیعت به عنوان گاز [[اکسیژن]] شناخته‌ایم، در حقیقت یک ماده ساده دو اتمی از این عنصر است که «دی اکسیژن» یا «اکسیژن مولکولی» (O₂) نامیده می‌شود. اوزون شکل دیگری از عنصر اکسیژن است که در طبیعت با فرمول (O₃) یافت می‌شود. رابطه بین دی اکسیژن و اوزون رابطه‌ای است که به آن [[دگرشکلی]] (آلوتروپی) می‌گویند. به زبان دیگر، دی اکسیژن و اوزون، دگرشکل‌های عنصر اکسیژن هستند. [[الماس]] و [[گرافیت]] نیز دو آلوتروپ برای عنصر کربن هستند. عناصر دیگر مانند [[گوگرد]] و [[فسفر]] هم دارای آلوتروپ‌های شناخته‌شدهٔ پرکاربردی هستند. از بین عناصر شناخته شده تعداد کمی به صورت ساده یا خالص در طبیعت یافت می شوندمی‌شوند که از بین آنها می توانمی‌توان به مس، طلا، نقره، کربن و گوگرد اشاره کرد. به جز چند عنصر بقیه عناصر از جمله [[گاز نجیب|گازهای نجیب]] (گازهای بی اثر) و [[فلزات نجیب]] معمولا به صورت ترکیب یافته بر روی زمین کشف می شوندمی‌شوند و نه به صورت خالص.

تا کنون ۱۱۸ عنصر، کشف یا ساخته شده‌اند. از این تعداد، ۹۴ عنصر در طبیعت یافت می‌شوند و بقیه به‌طور مصنوعی و به کمک واکنش‌های هسته‌ای در آزمایشگاه ساخته شده‌اند.<ref>{{Cite journal|date=1995-08-03|title=Environmental Assessment for the High Explosives Wastewater Treatment Facility, Los Alamos National Laboratory, Los Alamos, New Mexico|url=http://dx.doi.org/10.2172/119915}}</ref> از میان همه عناصر، ۸۰ عنصر دارای حداقل یک [[ایزوتوپ پایدار]] می‌باشند که به جز عنصر شماره ۴۳ ([[تکنسیم]]) و عنصر شماره ۶۱ ([[پرومتیم]]) همگی دارای عدد اتمی برابر یا پایین‌تر از ۸۲ هستند. به زبان دیگر در جدول تناوبی تنها عناصری که از عنصر ۸۳ ([[بیسموت]]) سبک‌تر بوده و دارای ایزوتوپ پایدار نمی‌باشند، تکنسیم و پرومتیم هستند. به جز ۸۰ عنصر مذکور بقیه [[ایزوتوپ پرتوزا]] (رادیو نوکلئید) بوده که در طول زمان و در پی [[واپاشی هسته‌ای|واپاشی هسته ای]] به عناصر دیگر تبدیل می شوندمی‌شوند.

فلاسفهٔ یونان باستان بر این باور بودند که کل ماده موجود در جهان از مقداری مواد ساده پدید آمده‌است که «عنصر» نام دارند. این واژه برای اولین بار توسط [[افلاطون]] در کتاب [[تیمائوس (افلاطون)|تیمائوس]] به کار گرفته شد. وی باور داشت این مواد که یک قرن پیش از وی توسط [[امپدوکلس]] معرفی شده بودند، [[چندوجهی منتظم|چندوجهی های منتظم]] کوچکی می باشندمی‌باشند که سازنده مواد جهان هستند و ماهیت آن‌ها عبارت است از آتش، هوا، خاک و آب.<ref>{{یادکرد کتاب|نشانی=http://dx.doi.org/10.5040/9781472551924|عنوان=Philoponus : On Aristotle on the Soul 1.3-5|تاریخ=2006|ناشر=Bloomsbury Academic|شابک=9780715633076}}</ref>

تمام عناصر دارای تعدادی ایزوتوپ رادیواکتیو یا [[رادیوایزوتوپ]] می‌باشند. هر چند تمام این رادیوایزوتوپ‌ها طبیعی نیستند. رادیوایزوتوپ‌ها معمولاً با تابش [[پرتو آلفا]] یا [[پرتو بتا]] به عناصر دیگری تبدیل می‌شوند. ایزوتوپ‌های غیر [[رادیو اکتیو]] از هر عنصر، ایزوتوپ پایدار نام دارند. تمام ایزوتوپ‌های پایدار شناخته شده به صورت طبیعی یافت می‌شوند. بیشتر عناصری که در طبیعت یافت می‌شوند، بیش از یک ایزوتوپ پایدار دارند. بسیاری از رادیوایزوتوپ‌ها که در طبیعت یافت نمی‌شوند، پس از سنتز مصنوعی توصیف و معرفی می‌شوند. برخی عناصر نیز دارای هیچ ایزوتوپ پایداری نیستند که عنصر پایدار نامیده می شوندمی‌شوند و به عکس برخی تنها دارای ایزوتوپ‌های رادیواکتیو می باشندمی‌باشند. تمام عناصری که دارای عدد اتمی بیشتر از ۸۲ باشند در این دسته قرار دارند.

برای مثال اگر ۹۹/۹۹٪ اتم‌های یک سیم مسی از اتم‌های مسی که همگی دارای ۲۹ پروتون باشند، تشکیل شده باشد، از دیدگاه شیمیایی خالص است. اما مس از دیدگاه ایزوتوپیک خالص نیست زیرا مس معمولی از دو ایزوتوپ پایدار <chem>^{63}cu</chem>به میزان 69٪ و <chem>^{65}Cu</chem>به میزان ۳۱٪ با تعداد نوترون‌های متفاوت تشکیل شده استشده‌است. برخی عناصر مانند طلای خالص هم از دیدگاه ایزوتوپیک و هم شیمیایی خالص هستند زیرا طلای معمولی تنها دارای یک ایزوتوپ (<chem>^{197}Au</chem>) میمی‌باشد باشد.

از بین ۹۴ عنصری که به صورت طبیعی بر روی زمین قرار دارند، ۸۳ عنصر پایدار بوده یا خاصیت پرتوزایی ضعیفی داشته و در دسته عناصر نخستین جای دارند. ۱۱ عنصر باقی مانده نیمه عمری آنقدر کوتاه دارند که نمی توانسته اندتوانسته‌اند در ابتدای پیدایش [[منظومه شمسی|سامانه خورشیدی]] وجود داشته باشند و بنابر اینبنابراین جزو فلزات واسطه هستند. از بین این ۱۱ عنصر ۵ عنصر پولونیوم، رادون، رادیوم، اکتینیوم و پروتاکتینیوم نسبتا کمیاب و محصول مشترک رادیوم و توریوم هستند. ۶ عنصر دیگر یعنی تکنتیوم، پرومتیوم، استاتین، فرانسیوم، نپتونیوم و پلوتونیوم که به ندرت یافت می شوندمی‌شوند محصول واپاشی‌های کم یاب و یا فرآیند واکنش هسته ای اورانیوم یا فلزهای سنگین دیگرند.

تمام عناصر دارای عدد اتمی ۱ تا ۴۰ پایدارند. عناصر دارای اعداد اتمی ۴۱ تا ۸۲ به جز تکنتیوم و پرومتیوم متااستیبل می باشندمی‌باشند که نیم عمر آن‌ها به اندازه ای بلند است (حداقل ۱۰۰ میلیون برابر بیش از [[سن جهان|سن تخمین زده شده کیهان]]) که ردیابی واپاشی هسته ای آنها هنور به شکل تجربی امکان پذیر است. عناصر با عدد اتمی ۸۳ تا ۹۴ به شکلی ناپایدارند که واپاشی آن‌ها قابل ردیابی است. سه عنصر از این عناصر یعنی بیسموت (عنصر ۸۳)، توریوم (عنصر۹۰)، و اورانیوم (عنصر ۹۲) دارای یک یا بیش از یک ایزوتوپ با نیم عمری به اندازه ای بلند هستند که از فرآیند هسته زایی ستاره ای که به نوبه خود عناصر سنگین را پیش از پدید آمدن سامانه خورشیدی تولید نموده است، باقی مانده اندمانده‌اند. ۲۴ عنصر باقی مانده (از پلوتونیوم به بعد) عناصر سنگین دارای نیم عمر پایینی هستند که به صورت طبیعی یافت نمی شوندنمی‌شوند.

همانطور که اشاره شد تنها ۴٪ مواد موجود در کیهان از اتم و یون تشکیل شده و به عنوان عنصر قابل شناسایی هستند. بقیه ماده موجود در کائنات که ۱۵٪ مواد موجود را تشکیل می دهد،می‌دهد، [[ماده تاریک]] است که ماهیت آن بر ما شناخته شده نیست اما می دانیم که از اتم‌های عناصر شیمیایی تشکیل نشده اندنشده‌اند زیرا حاوی پروتون، نوترون و الکترون نیستند.

*[[هسته‌زایی مه‌بانگ|هسته زایی مه بانگ]] که در پی آن، سه یا چهار عنصر نخستین یعنی [[هیدروژن]]، [[هلیم]]، [[لیتیم]] و [[بریلیم]] تنها در چند دقیقه ابتدایی مه بانگ به وجود آمدند. به جز این عناصر مقدار کمی [[دوتریوم]] نیز در این فرآیند تولید شدند. میزان لیتیم و برلیم تولید شده در این مرحله بسیار اندک بوده استبوده‌است. حتی ممکن است مقداری بسیار کمتر از بور نیز در این مرحله پدیدار شده باشد زیرا این عنصر در بسیاری از ستاره‌های قدیمی مشاهده شده استشده‌است. در حالیکه کربن در این سیاره‌ها وجود ندارد. بر سر این مساله که عناصر سنگین تر از بور در این مرحله تولید نشدهنشده‌اند اند تقریباتقریباً توافق وجود دارد. بنابر اینبنابراین عناصر ابتدایی عبارتند از <chem>^{1}H</chem>به میزان ۷۵٪، <chem>^{4}He</chem>۲۵٪، دوتریوم ۰/۰۱٪ و تنها مقداری بسیار اندک از لیتیوم، برلیوم و احتمالا بور.