Pierwiastek

Pierwiastek chemiczny - podstawowe pojęcie chemiczne posiadające dwa znaczenia:

zbiór wszystkich atomów posiadających jednakową liczbę protonów w jądrze
taka substancja chemiczna, która składa się wyłącznie z atomów posiadających jednakową liczbę protonów w jądrze.

Pierwotna definicja pierwiastka chemicznego podana przez Arystotelesa, głosząca, że jest to taka substancja, której nie da się rozłożyć na prostsze, nie jest już współcześnie stosowana.

W odpowiednich warunkach atomy pierwiastków mogą łączyć się z sobą tworząc związki chemiczne. Niemal cała znana materia składa się z pierwiastków chemicznych w pierwszym znaczeniu, które występują albo w stanie wolnym albo w formie związków chemicznych i ich mieszanin. Pierwiastki w drugim znaczeniu tego słowa występują na Ziemi w formie czystej stosunkowo rzadko i poza nielicznymi przypadkami (takimi jak np. miedź rodzima) trzeba je celowo wyodrębniać z mieszanin.

Pierwiastki we wzorach chemicznych oraz w układzie okresowym przedstawia się w formie jedno-trzyliterowych skrótów (jedno- i dwuliterowe to oficjalne, trzyliterowe - tymczasowe). Dla przykładu: C - to węgiel,H to wodór, Cl to chlor, Uut to Ununtrium odkryty w 2004 roku. W skrótach tych pierwsza litera jest zawsze wielka, a pozostałe małe. Przestrzeganie tej zasady ma duże znaczenie w jednoznacznym interpretowaniu wzorów chemicznych. Np: Co to symbol kobaltu zaś CO to wzór tlenku węgla, składającego się z atomu węgla (C) i tlenu (O). Skróty te pochodzą od łacińskich nazw pierwiastków.

Na początku 2008 r. znane były dowody na istnienie 117 pierwiastków chemicznych, z których te o liczbie atomowej od 1 do 111 zostały oficjalnie uznane przez Międzynarodową Unię Chemii Czystej i Stosowanej (IUPAC) i nadano im oficjalne nazwy oraz skróty. Na temat istnienia pierwiastków o liczbach atomowych 112, 113, 114, 115, 116 i 118 istnieją spory naukowe i dlatego jak dotąd nie mają one oficjalnych nazw i skrótów. Pierwiastek 117 jak dotąd nie został otrzymany.

Oprócz nazw pierwiastków uznanych oficjalnie przez IUPAC w obiegu są też nazwy nieoficjalne. Dotyczy to głównie pierwiastków otrzymanych sztucznie przy pomocy technik rozwiniętych przez fizykę jądrową.

92 pierwiastki występują naturalnie na Ziemi. Pozostałe zostały otrzymane sztucznie. Pierwiastki o liczbie atomowej powyżej 82 (bizmut i dalej) są niestabilne, tzn. ulegają rozpadowi promieniotwórczemu w zauważalnym eksperymentalnie tempie. Oprócz tego niestabilne są także pierwiastki 43 (technet) i 61 (promet), które zostały otrzymane sztucznie. Ponadto wszystkie pierwiastki o liczbie atomowej powyżej 94 nie występują naturalnie. Wiele pierwiastków o liczbie atomowej poniżej 82 posiada z kolei niestabilne izotopy tj. atomy, w których jądrach jest ta sama liczba protonów, ale inna neutronów. Np. wodór posiada wysoce niestabilny izotop tryt, z którego buduje się bomby wodorowe.

Prawo okresowości Mendelejewa głosiło, że własności chemiczne pierwiastków zmieniają się periodycznie, gdy ułoży się je w kolejności ich mas atomowych. Stało się to podstawą do stworzenia tabeli nazwanej układem okresowym. Później w toku badań nad pierwiastkami okazało się, że ich własności chemiczne wykazują okresowość nie tyle ze względu na masę atomową ile raczej na liczbę atomową. Na ogół masy atomowe pierwiastków rosną stopniowo ze wzrostem ich liczby atomowej, jednak ze względu na składy izotopowe w kilku przypadkach kolejność ta jest zaburzona.

W układzie okresowym pierwiastki dzielą się na grupy i okresy. W najczęściej spotykanych postaciach układu grupy stanowią kolumny a okresy rzędy tabeli. Pierwiastki występujące w jednej grupie mają zazwyczaj podobne podstawowe własności chemiczne, które przechodząc od okresu do okresu ulegają tylko wzmocnieniu lub osłabieniu. Np: wszystkie oprócz wodoru pierwiastki występujące w 1. grupie układu są bardzo reaktywnymi metalami o własnościach zasadowych tworzącymi w reakcji z wodą odpowiednie wodorotlenki. Z kolei pierwiastki z 17. grupy są wszystkie niemetalami, tworzącymi w reakcji z wodą silne kwasy.