Mô tả
Các nguyên tố hóa học nhẹ nhất là hydro và heli, Cả hai được tạo ra bởi Big Bang hợp hạt nhân Trong 20 phút đầu tiên của vũ trụ trong một tỷ lệ khoảng 3: 1 theo khối lượng (hoặc 12: 1 bằng số nguyên tử), cùng với các dấu vết nhỏ của hai yếu tố tiếp theo, lithium và berili. Hầu như tất cả các yếu tố khác tìm thấy trong thiên nhiên đều được tạo ra bởi các phương pháp tổng hợp nhân tạo tự nhiên khác nhau . Trên trái đất, một lượng nhỏ các nguyên tử mới được tạo ra một cách tự nhiên trong các phản ứng hạt nhân, hoặc trong các quá trình tạo ra vũ trụ, như sự va đập tia vũ trụ. Các nguyên tử mới được Ngoài ra một cách tự nhiên được sản xuất trên trái đất như con gái phóng xạ đồng vị của các quá trình phân rã phóng xạ liên tục như phân rã alpha, phân rã beta, phân hạch tự phát, cụm phân rã, và các chế độ hiếm khác của sự phân rã.
Trong số 94 nguyên tố tự nhiên, các nguyên tử có số nguyên tử từ 1 đến 82 có ít nhất một đồng vị ổn định (trừ technetium, nguyên tố 43 và promethium, nguyên tố 61, không có đồng vị ổn định). Các đồng vị được xem là ổn định là những nơi mà sự phân rã phóng xạ chưa được quan sát. Các nguyên tố có số nguyên tử từ 83 đến 94 không ổn định đến độ phân rã phóng xạ của tất cả các đồng vị có thể được phát hiện. Một số Những yếu tố này, đặc biệt là bismuth (nguyên tử số 83), thori (nguyên tử số 90), và uranium (nguyên tử số 92) có một hoặc nhiều đồng vị có thời gian bán sống đủ lâu để tồn tại trong tàn dư của các que hợp hạt nhân sao nổ được sản xuất các kim loại nặng trước khi hình thành hệ mặt trời của chúng ta. Bismuth-209 (nguyên tử số 83) có thời gian bán hủy alpha dài nhất được biết đến của bất kỳ nguyên tố tự nhiên nào, và hầu như luôn được xem xét trên ngang bằng với 80 yếu tố ổn định. Các yếu tố rất nặng nhất (những người ngoài plutoni, nguyên tố 94) trải qua sự phân rã phóng xạ với chu kỳ bán rã nên chúng không được tìm thấy trong tự nhiên và phải được tổng hợp.
Đến năm 2010, có 118 yếu tố được biết đến (trong bối cảnh này, “đã biết” có nghĩa là quan sát thấy đủ tốt, ngay cả từ một vài sản phẩm phân rã, đã được phân biệt với các yếu tố khác). Trong số 118 phần tử này, 94 xảy ra tự nhiên trên trái đất. Sáu trong số này xảy ra với số lượng cực đại: technetium, nguyên tử số 43; promethium, số 61; astatin, số 85; franxi, số 87; neptunium, số 93; và plutoni, số 94. 94 phần tử này đã được phát hiện trong vũ trụ, trong dải ngôi sao và cả các vụ nổ siêu tân tinh, nơi các nguyên tử phóng xạ sống ngắn được làm mới. 94 yếu tố đầu tiên đã được phát hiện trực tiếp trên trái đất như các nucleotide nguyên thủy hiện diện từ sự hình thành của hệ mặt trời, hoặc các sản phẩm phân huỷ tự nhiên hoặc các sản phẩm biến đổi urani và thori.
Còn 24 yếu tố nặng hơn, không được tìm thấy ngày nay trên trái đất hoặc trong quang phổ thiên văn, đã được tạo ra một cách nhân tạo: tất cả các chất phóng xạ, với thời gian bán rã rất ngắn; nếu có bất kỳ nguyên tử nào của các nguyên tố này trong sự hình thành của Trái đất, chúng rất có thể, đến mức chắc chắn, đã bị phân hủy, và nếu có mặt ở thời kỳ mới xuất hiện, đã quá nhỏ để có thể ghi nhận được. Technetium là nguyên tố tổng hợp đầu tiên không phải là tự nhiên, vào năm 1937, mặc dù các chất đạm từ thời technetium đã được tìm thấy trong tự nhiên (và nguyên tố có thể đã được tìm thấy tự nhiên vào năm 1925). Mô hình sản xuất nhân tạo và phát hiện tự nhiên sau này đã được lặp lại với một số nguyên tố hiếm gặp phóng xạ tự nhiên khác .
Danh sách các nguyên tố có sẵn theo tên, số nguyên tử, mật độ, điểm nóng chảy, điểm sôi và bằng biểu tượng, cũng như năng lượng ion hóa của các nguyên tố. Các nucleotide của các nguyên tố phóng xạ ổn định và cũng có sẵn như là một danh sách các nucleic, được sắp xếp theo thời gian bán thời của những chất không ổn định. Một trong những cách trình bày thuận tiện nhất, và chắc chắn là sự trình bày truyền thống nhất của các phần tử, là ở dạng bảng tuần hoàn, nhóm các yếu tố hóa học tương tự nhau.
Số nguyên tử
Bài chi tiết: Số nguyên tử
Số nguyên tử của một phần tử bằng với số proton trong mỗi nguyên tử, và định nghĩa phần tử. Ví dụ, tất cả các nguyên tử cacbon có 6 proton trong hạt nhân nguyên tử của chúng; vì vậy số nguyên tử của cacbon là 6. Các nguyên tử cacbon có thể có các số neutron khác nhau; các nguyên tử của cùng một nguyên tố có số lượng khác nhau của nơtron được gọi là đồng vị của nguyên tố.
Số proton trong hạt nhân nguyên tử cũng xác định số electron của nguyên tử trong trạng thái không ion hóa của nó. Các electron được đặt vào orbitals nguyên tử xác định các tính chất hóa học khác nhau của nguyên tử. Số lượng nơtron trong một hạt nhân thường có ít ảnh hưởng đến tính chất hóa học của một nguyên tố (ngoại trừ trường hợp của hydrogen và deuterium). Do đó, tất cả các đồng vị cacbon có đặc tính hóa học gần giống hệt nhau bởi vì chúng có sáu proton và sáu electron, cho dù các nguyên tử cacbon có thể có 6 hoặc 8 neutron. Đó là lý do tại sao số nguyên tử, chứ không phải khối lượng hoặc trọng lượng nguyên tử, được coi là đặc tính nhận biết của một nguyên tố hóa học.
Biểu tượng cho số nguyên tử là Z.
Đồng vị
Các bài báo chính: Tỷ số Đồng vị, Tỷ lệ đồng vị ổn định, và Danh sách các Nuclide
Đồng vị là nguyên tử của cùng một nguyên tố (có cùng số proton trong hạt nhân nguyên tử), nhưng có các số khác nhau của neutron. Ví dụ, có ba đồng vị chính của cacbon. Tất cả các nguyên tử cacbon có 6 proton trong hạt nhân, nhưng chúng có thể có 6, 7, hoặc 8 neutron. Vì số lượng của chúng là 12, 13 và 14 tương ứng, ba đồng vị của cacbon được gọi là cacbon-12, cacbon-13, và cacbon-14, thường được viết tắt là 12C, 13C và 14C. Carbon trong cuộc sống hàng ngày và trong hóa học là hỗn hợp 12C (khoảng 98,9%), 13C (khoảng 1,1%) và khoảng 1 nguyên tử / nghìn tỷ 14C.
Hầu hết (66 trong số 94) các nguyên tố tự nhiên xảy ra có nhiều hơn một đồng vị ổn định. Ngoại trừ các đồng vị của hydro (khác biệt rất nhiều so với khối lượng tương đối – đủ để gây ra hiệu ứng hóa học), đồng vị của một nguyên tố nhất định gần như không thể phân biệt được về mặt hoá học.
Tất cả các nguyên tố có một số đồng vị phóng xạ (đồng vị phóng xạ), mặc dù không phải tất cả các đồng vị phóng xạ đều xảy ra tự nhiên. Các đồng vị phóng xạ thường phân rã thành các nguyên tố khác khi bức xạ một hạt alpha hoặc beta. Nếu một nguyên tố có đồng vị không phóng xạ, chúng được gọi là đồng vị “ổn định”. Tất cả các đồng vị ổn định được biết đến đều xảy ra tự nhiên (xem đồng vị nguyên thủy). Nhiều đồng vị phóng xạ không tìm thấy trong tự nhiên đã được đặc trưng sau khi được tạo ra nhân tạo. Một số nguyên tố không có đồng vị ổn định và chỉ gồm các đồng vị phóng xạ: đặc biệt các nguyên tố không có đồng vị ổn định là technetium (nguyên tử số 43), promethium (nguyên tử số 61) và tất cả các nguyên tố quan sát thấy có số nguyên tử lớn hơn 82.
Trong số 80 nguyên tố có ít nhất một đồng vị ổn định, 26 chỉ có một đồng vị ổn định. Số chuẩn các đồng vị ổn định cho 80 yếu tố ổn định là 3,1 đồng vị bền trên mỗi nguyên tố. Số lượng đồng vị ổn định nhất xảy ra đối với một nguyên tố là 10 (đối với thiếc, nguyên tố 50).