Khối đồng vị và khối lượng nguyên tử
Các bài báo chính: khối lượng nguyên tử và khối lượng nguyên tử tương đối
Số lượng của một phần tử, A, là số hạt nhân (proton và neutron) trong hạt nhân nguyên tử. Các đồng vị khác nhau của một phần tử nhất định được phân biệt theo số lượng của chúng, thường được viết bằng chữ cái ở bên trái biểu tượng nguyên tử (ví dụ: 238U). Số lượng thường là một số nguyên và có các đơn vị “nucleons”. Ví dụ, magiê-24 (24 là số lượng) là một nguyên tử có 24 nucleon (12 proton và 12 neutron).
Trong khi số lượng đơn giản đếm tổng số neutron và proton và do đó là một số tự nhiên (hoặc toàn bộ), thì khối lượng nguyên tử của một nguyên tử là một số thực cho khối lượng của một đồng vị đặc biệt (hoặc “nuclide”) của , thể hiện trong các đơn vị khối lượng nguyên tử (u). Nhìn chung, khối lượng của một nuclitit khác nhau có giá trị nhỏ so với khối lượng nguyên tử của nó, vì khối lượng của mỗi proton và nơtron không chính xác 1u; vì các electron đóng góp phần nhỏ hơn vào khối lượng nguyên tử, số neutron vượt quá số proton; và (cuối cùng) vì năng lượng liên kết hạt nhân. Ví dụ, khối lượng nguyên tử của chlorine-35 đến năm chữ số quan trọng là 34.969 và của chlorine-37 là 36.966. Tuy nhiên, khối lượng nguyên tử trong mỗi đồng vị là khá gần với số lượng đơn giản của nó (luôn luôn trong vòng 1%). Đồng vị duy nhất có khối lượng nguyên tử là số tự nhiên là 12C, theo định nghĩa có khối lượng chính xác là 12, bởi vì nó được định nghĩa là 1/12 khối lượng của nguyên tử carbon-12 trong môi trường mặt đất.
Trọng lượng nguyên tử tiêu chuẩn (thường được gọi là “trọng lượng nguyên tử”) của một nguyên tố là mức trung bình của khối lượng nguyên tử của tất cả các đồng vị của nguyên tố hóa học như tìm thấy trong một môi trường cụ thể, trọng bởi sự phong phú đồng vị, so với các đơn vị khối lượng nguyên tử (u). Số này có thể là một phân số không gần với một số nguyên. Ví dụ, khối lượng nguyên tử tương đối của clo là 35,453, khác với số nguyên tố vì nó là trung bình khoảng 76% chlorine-35 và 24% chlorine-37. Bất cứ khi nào một giá trị khối lượng nguyên tử tương đối khác nhau hơn 1% so với tổng số, do hiệu quả trung bình này, số lượng đáng kể của nhiều hơn một đồng vị tự nhiên có trong một mẫu của nguyên tố đó.
Tinh khiết về mặt hóa học và tinh khiết đồng vị
Các nhà hóa học và các nhà khoa học hạt nhân có những định nghĩa khác nhau về một nguyên tố thuần túy. Trong hóa học, nguyên tố tinh khiết có nghĩa là một chất mà các nguyên tử của nó (hoặc hầu như tất cả) đều có cùng số nguyên tử, hoặc số proton. Tuy nhiên, các nhà khoa học hạt nhân xác định nguyên tố tinh khiết là một trong đó chỉ có một đồng vị ổn định
Ví dụ, dây đồng 99.99% là tinh khiết về mặt hoá học nếu 99.99% nguyên tử của nó là đồng, với 29 proton mỗi loại. Tuy nhiên nó không phải là đồng vị thuần túy vì đồng bình thường bao gồm hai đồng vị ổn định, 69% 63Cu và 31% 65Cu, với số lượng khác nhau của nơtron. Tuy nhiên, một miếng vàng tinh khiết có thể là cả về mặt hoá học và đồng vị trong sạch, vì vàng thông thường chỉ bao gồm một đồng vị, 197Au.
Thuốc thụ thai
Bài chi tiết: Allotropy
Các nguyên tử của các nguyên tố tinh khiết có thể liên kết với nhau về mặt hoá học theo nhiều cách, cho phép nguyên tố tinh khiết tồn tại trong các cấu trúc hóa học nhiều (bố trí không gian của các nguyên tử), được gọi là các allotropes, khác biệt về tính chất của chúng. Ví dụ, carbon có thể được tìm thấy như viên kim cương, có cấu trúc tứ diện xung quanh mỗi nguyên tử cacbon; graphite, có các lớp nguyên tử cacbon có cấu trúc lục giác xếp chồng lên nhau; graphene, mà là một lớp graphite đơn rất mạnh; fullerenes, có hình dạng gần như hình cầu; và ống nano cacbon, đó là ống có cấu trúc lục giác (thậm chí chúng có thể khác nhau về tính chất điện). Khả năng của một phần tử tồn tại trong một trong nhiều dạng cấu trúc được gọi là ‘allotropy’.
Trạng thái chuẩn, còn được gọi là trạng thái tham khảo, là trạng thái ổn định nhiệt động lực ở áp suất 1 bar và nhiệt độ nhất định (thường là 298,15 K). Trong nhiệt hóa học, một nguyên tố được định nghĩa để có một enthalpy của sự hình thành của không trong trạng thái chuẩn của nó. Ví dụ, trạng thái tham chiếu của cacbon là than chì, bởi vì cấu trúc của graphite ổn định hơn so với các hợp chất allotropes khác.
Tài sản
Một số loại phân loại mô tả có thể được áp dụng rộng rãi cho các yếu tố, bao gồm xem xét các đặc tính vật lý và hóa học nói chung, trạng thái vật chất trong các điều kiện quen thuộc, điểm nóng chảy và sôi, mật độ, cấu trúc tinh thể của chúng như chất rắn và nguồn gốc của chúng.