Kemiaj (aŭĥemiaj)elementoj estas la fundamentaj substancoj, kiuj konsistigas la universon. Oni ne povas kemie diserigi la elementojn en substancojn pli simplajn. El la ĝis nun konataj elementoj, estas 90 "naturaj", kiuj ekzistas kaj delonge ekzistis sur la Tero, kaj dek naŭ, kiuj estas artefaritaj pere denukleaj reakcioj. El la elementoj fariĝas ĉiukemia kombinaĵo, deakvo ĝis kompleksajbiologiaj kombinaĵoj kielproteinoj kajDNA.
Okdek procentoj el la elementoj estasmetaloj, nome, ili bone konduktas varmon, estas flekseblaj aŭ streĉeblaj, kaj estas brilaj. Lanemetaloj inkluzivasgasojn,likvojn, kajsolidojn. Lametaloidoj kombinas la proprecojn de la metaloj kaj la nemetaloj.
Ĉiu elemento havas atomnumeron kaj atommason. Laatomnumero de la elemento estas la nombro da protonoj en la atomo; laatommaso aŭ atompezo estas la maso de la atomo kompare kun la maso de atomo dekarbono-12.
Pli detalaj informoj troveblas en artikoloPerioda tabelo.
Dmitrij Mendelejev.
En la jaro1869, larusasciencistoDmitrij Mendelejev aranĝis la elementojn laŭ ilia subkuŝanta naturo. Ĉi tio evoluis al la perioda tabelo, kiu montras la atomnumerojn en kolumnoj kun kemia kaj elektrona simileco.
Laperioda tabelo de kemiaj elementoj estastabela prezento de ĉiuj konataj kemiaj elementoj. Kvankam variantoj de la tabelo ekzistis jam antaŭe, la honoro de ĝia invento estas atribuita alrusakemiistoDmitrij Mendelejev, kiu proponis tiun tabelon en1869. Mendelejev proponis la tabelon por ilustri la ripetiĝantajn („periodajn“) ecojn de kemiaj elementoj. La ĝusta strukturo de la tabelo estis plurfoje precizigata dum malkovro de pliaj kemiaj elementoj, kaj dum oni evoluigis pliajn teoriajn modelojn por klarigi la eco-ŝanĝojn de jam ekzistantaj elementoj.[1]
La perioda tabelo nun estas universala en ĉiuj branĉoj dekemio, ĝi donas ekstreme utilan referencon por klasigi, sistemigi kaj kompari diversajn formojn dekemiaj ecoj. La tabelo ankaŭ trovas vastan aplikon enfiziko,biologio,inĝenierado kajindustrio. La nuntempa norma tabelo, laŭ ties versio de februaro2010, enhavas 118 elementojn (elementoj1H ĝis118Og).
La strukturo de la tabelo ilustras la ripetiĝantajn („periodajn“) kemiajn ecojn. La elementoj estas listigitaj laŭ pligrandiĝanta sinsekvo de iliajatomnumeroj (t.e. la kvanto deprotonoj en laatomkerno). La vicoj estas aranĝitaj tiel, ke elementoj kun similaj ecoj formu vertikalajn kolumnojn („grupoj“). Laŭ la teorioj dekvantuma mekaniko deelektrona distribuo de la atomoj, ĉiu horizontala vico („periodo“) en la tabelo rilatas al la plenigo de certa kvantuma ŝelo per elektronoj. La iam pligrandiĝantaj periodoj dum oni alproksimiĝas al la fundo de la tabelo grupigas elementojn en las-,p-,d- kajf-blokojn, kiuj respegulas ilian elektronan konfiguraĵon.
La nomoj de la elementoj derivas el lagreka,latina aŭ aliaj lingvoj, ĉefe el laangla aŭ portas la nomon de sia malkovrinto aŭ de la urbo en kiu ili estis malkovritaj.
Hidrogeno (H)1: de la greka ‘akvogeneranto’.
Heliumo (He)2: de la atmosfero de la Suno (la greka dio Helio). Ĝi estis malkovrita por la unua fojo en la spektro de la sunkorono dum eklipso en 1868, sed la scienca komunumo ne akceptis ĝin ĝis oni izoligis ĝin sur la Tero.
Litio (Li)3: de la grekalithos,roko de koloro ruĝa tre intensa je flamo.
Fosforo (P) de la grekaphosphoros, ‘portanto delumo’ (la fosforo elsendas lumon en la malhelo ĉar brulas pro malrapida kombino kun la oksigeno de la aero).
Sulfuro (S) de la latinasulphurium.
Kloro (Cl) de la grekachloros (verdecflava).
Argono (Ar) de la grekaargos, ‘neaktiva’ (ĉar noblaj gasoj estas malmulte reaktivaj).
Kobalto (Co): depende de la versio, devenas de la grekakobalos, ‘mino’.
Nikelo (Ni): devenas de lasveda terminokoppar nickel kaj de la germanakupfer nickel, ‘kupro de la demono Nick’ aŭ falsa kupro (metalo kiu aperas en la minoj de kupro, sed tute ne estas kupro).
Molibdeno (Mo): demolybdos, ‘plumbo’. (ŝajne, la unuaj kemiistoj konfuze miskomprenis ĝin kun erco de plumbo).
Teknecio (Tc): de la grekatechnetos, ‘artefarita’, ĉar tiu elemento estis unu el la unuaj kiuj estis sinteze produktitaj.
Rutenio (Ru): de la latinaRuthenia (latinlingva nomo por la nunaRusio).
Rodio (Rh): de la grekarhodon, rozkoloro.
Paladio (Pd): de la greka diino pri la saĝeco, nomePalas Atena.
Francaj moneroj (1960) elarĝento (Francoj havas la saman vorton pri "arĝento" kaj "mono").
Arĝento (Ag): de la latinaargéntum.
Kadmio (Cd): de la latinacadmia, antikva nomo de la zinkakarbonato (probable ĉar preskaŭ la tuta kadmio industrie estas akirita kiel kromprodukto en la rafinado de la zinkenhavaj mineraloj).
Indio (In): pro laindiga koloro observebla en ties spektro.
Volframo (W): de la anglawolfrahm; kajTungsteno, de la svedatung sten, ‘peza ŝtono’.
Renio (Re): de la latinaRhenus (latinlingva nomo de la riveroRejno).
Osmio (Os): de la grekaosme, odoro (pro la forta odoro de OsO4).
Iridio (Ir): deĉielarko, nomita en kelkaj lingvoj ankaŭ iris-arko.
Plateno (Pt): pro sia simileco al laarĝento (kiam en 1748Antonio de Ulloa trovis ĝin dum ekspedicio nomis ĝin "platina" el la hispanlingva "plata", tio estas arĝento).
Bismuto (Bi): de la germanaweisse masse, blanka maso.
Polonio (Po): de la latinlingva nomo "Polonia" dePollando, honore al la devenlando deMarie Curie, kunmalkovrintino de la elemento, kun sia edzo Pierre.
Oganesono (Og): honore al la armen-rusa fizikisto Jurij Oganesjan.
El la atom-numero113, oni nomas la elementojn per la provizora nomenklaturo de la IUPAC, en kiu al ĉiu elemento korespondas kiel nomo ties latinlingva numero.
La unua konata klasigo de elementoj estis proponita deAntoine Lavoisier, kiu proponis, ke la elementojn oni klasigu enmetaloj,nemetaloj kaj metaloidoj aŭmetaloj de transiro. Kvankam tiu propono estis tre praktika kaj eĉ ankoraŭ estas funkciebla en la nuntempa perioda tabelo, ĝi estis malakceptita ĉar estas multaj diferencoj kaj en la fizikaj kaj en la kemiaj proprecoj.
Hidrargo estas la nura metalo kiu estas likva je media temperaturo.
La plimulto de la metalaj elementoj montras la brilon kiun oni asocias al metaloj. La metaloj estas bonaj kondukiloj kaj de varmo kaj de elektro, estas maleeblaj (oni povas frapi ilin por formi maldikajn lamenojn) kaj duktilaj (oni povas tiri ilin por formidratojn). Ĉiuj estas solidoj je normala temperaturo kun la escepto de lahidrargo (kies fandopunkto estas =–39 °C), kiu fakte estas likvo. Du metaloj fandiĝas iom super la normala temperaturo: lacezio je 28.4 °C kaj lagaliumo je 29.8 °C. En la mala pinto, multaj metaloj fandiĝas je tre altaj temperaturoj. Por ekzemplo, lakromio fandiĝas je 1900 °C.
La metaloj tendencas havi malaltajnjonigajn energiojn kaj tial ili oksidiĝas (perdas elektronojn) kiam suferas kemiajn reakciojn. La oftaj metaloj havas relativan facilecon por oksidiĝo. Multaj metaloj oksidiĝas ĉe diversaj oftaj substancoj, kiel O2 kaj acidoj. Oni uzas ilin por strukturaj celoj, fabrikado de ujoj, kondukado de varmo kaj de elektro. Multaj de la metalaj jonoj plenumas gravajn biologiajn funkciojn kiel la jenaj:fero,kalcio,magnezio,natrio,kalio,kupro,mangano,zinko,kobalto,molibdeno,kromio,stano kajvanadio.
Estas multaj metaloj inter kiuj menciendas jenaj:
Fero (Fe). Estas unu de la plej abunda metaloj de la terkrusto, kiu komponas la kernon de la planedo, en kiu ĝi estas en likva stato pro la altaj tieaj temperaturoj. Ĝia plej okulfrapa propreco, krom ĝia malmoleco kaj fragileco, estas ĝia granda magnetokapablo. Pere dealojo kunkarbono eblas akiriŝtalon.
Magneziaj folioj kaj ingotoj.
Magnezio (Mg). Estas la tria plej abunda elemento en la Tero, kaj en ĝia krusto kaj solvita en la maroj; ĝi neniam estas en naturo en pura stato, sed kiel jonoj en saloj. Ĝi estas nemalhavebla por la vivo, profitebla por alojoj kaj tre facile bruligebla.
Oro (Au). Estas bela valora metalo flavkolora, mola, brila, kiu ne reakcias kun la plimulto de la kemiaĵoj escepte kun lacianido, la hidrargo, la kloro kaj lalesivo (Hipoklorita akvo). Laŭlonge de la historio ĝi ludis gravan rolon en la ekonomia homa kulturo, kiel simbolo de la riĉeco kaj subteno de la moneroj.
Arĝento (Ag). Estas alia de la valoraj metaloj, estas blanka, brila, duktilo kaj maleebla, estas en la naturo kiel parto de diversaj mineraloj aŭ kiel puraj ercoj de la elemento, ĉar ĝi estas tre ofte en la terkrusto. Estas la plej bona konata kondukilo de varmo kaj de elektro.
Aluminio (Al). Temas pri tre malpeza metalo, ne fermagneta, la tria plej abundante en la terkrusto. Estas tre valora por la industriaj kaj siderurgiaj laboroj, ĉar pere de alojoj oni povas akiri variantojn pli rezistajn, sed kiuj konservas siajn malpezecon kaj aliajn proprecojn. Ĝi posedas malaltan densecon kaj tre bonan reziston al la korodo.
Nikelo (Ni). Blanka metalo tre duktila kaj tre maleebla, bona kondukilo de elektro kaj de varmo, kaj krome ĝi estas fermagneta. Ĝi estas unu de la densaj metaloj, kune kun lairidio,osmio kaj fero. Ĝi ludas gravan rolon por la vivo, ĉar ĝi formas parton de nombraj enzimoj kaj proteinoj.
Zinko (Zn). Temas pri metalo de transiro simila al lakadmio kaj al magnezio, uzata tre ofte en procezoj de galvanizado, tio estas, protekta ŝirmado de aliaj metaloj. Ĝi estas tre rezistanta kontraŭ la plasta deformado en malvarmo, pro kio oni prilaboras ĝin super la 100 °C.
Plumbo (Pb). Ĝi estas aparta pro sia fleksebleco, fandofacileco kaj rezistado kontraŭ fortaj acidoj kiel ĉe lasulfura acido kaj laklorida acido. Ĝi estas toksa kaj pro tio ne plu populara.
Stano (Sn). Ĝi estas peza metalo de tre facila oksidiĝo, uzata ĉefe en multak alojoj por havigi rezistadon kontraŭ la korodo. Kiam oni fleksiigas ĝin, ĝi produktas tre karakteran sonon kiu estis nomita kiel la «stana krio».
Natrio (Na). Ĝi estas tre mola alkala metalo, arĝentkolora, ĉeestanta en la mara salo kaj en la mineralo nomitahalito. Ĝi estas tre reakciema, oksidebla kaj posedas eksoterman violentan reakcion se miksita kun akvo. Ĝi estas unu de la ŝlosilaj komponantoj de la konataj vivaj organismoj.
Brilaj diamantopecoj. Inter nemetalojdiamanto estas formo dekarbono kiel unika escepto, ĉar estas malmolega, kun tre alta fandopunkto kaj brilega.
La nemetaloj ege multe varias laŭ aspekto, ili ne estas brilaj kaj ĝenerale estas malbonaj kondukiloj de varmo aŭ de elektro. Ili fandopunktoj estas pli malaltaj ol tiuj de la metaloj (kvankam ladiamanto, nome formo karbono, fandiĝas nur je 700 °C en normalaj kondiĉoj de premo kaj temperaturo). Kelkaj nemetaloj ekzistas en ordinaraj kondiĉoj kiel diatomaj molekuloj. En tiu listo estas inkluditaj kvin gasoj (H2, N2, O2, F2 kaj Cl2), unu likvo (Br2) kaj unu vaporiĝema solido (I2). La ceteraj nemetaloj estas solidoj kiuj povas esti malmolaj kiel la diamanto aŭ molaj kiel lasulfuro. Male al metaloj, ili estas tre rompiĝemaj kaj ne povas esti eltiritaj en fadenoj aŭ lamenoj. Ili troviĝas en la tri statoj de la materio je media temperaturo: ili estas gasoj (kiel oksigeno), likvoj (kiel bromo) kaj solidoj (kiel karbono). Ili nek havas metalan brilon nek respegulas la lumon. Multaj nemetaloj ĉeestas en ĉiuj vivantuloj: karbono, hidrogeno, oksigeno, nitrogeno, fosforo kaj sulfuro en gravaj kvantoj. Aliaj estas oligoelementoj:fluoro,silicio,arseno,jodo,kloro.
La loko de la metaloj korespondas al la elementoj situaj maldekstre kaj centre de la Perioda Tabelo (Grupoj 1a (escepte hidrogeno) ĝis 12a, kaj por la sekvaj oni sekvas rompitan linion kiu, proksimume, pasas super Aluminio (Grupo 13a), Germanio (Grupo 14a), Antimono (Grupo 15a) kaj Polonio (Grupo 16a) tiel ke descendante pliiĝas en tiuj grupoj la metala karaktero).
Nemetaloj
La loko de la nemetaloj korespondas al la elementoj situaj dekstre de la rompita linio en la Perioda Tabelo priskribita por la metaloj.
Kemia elemento estas ĉiu de la fundamentaj formoj de la materio, tio estas, estas substanco pura (aŭ kemia speco difinita). Ili montriĝas ĉiam kiel atomoj de unu sama kaj unika tipo, kaj kiuj tial ili ne povas esti malkomponitaj en ankoraŭ pli simplaj substancoj, formitaj de atomoj kiuj havas la saman atomnumeron, tio estas, la saman protonnombron; pro kio ili distingiĝas unu disde aliaj en ties naturo kaj en ties fundamentaj proprecoj. Por ekzemplo: la elementooro havas proprecojn kiuj estas diferencaj disde tiuj de la elemento fero aŭ de la elemento oksigeno. La kemiaj elementoj estas esprimitaj kutime pere desimboloj kiuj estas diferencaj por ĉiu kaj estas internacie komprenataj, same kiel la latinlingvascienca nomo de biologiajspecioj.
Pli detalaj informoj troveblas en artikoloKemia simbolo.
Simboloj deJohn Dalton por la plej oftaj elementoj en 1806, kaj la relativaj pezoj kiujn li kalkulis. La simboloj por magnezio kaj kalcio ("lime") estis anstataŭitaj ĉirkaŭ 1808, kaj tiu por oro estis simpligita.
La kemiaj simboloj estas mallongigoj aŭ signoj kiujn oni uzas por identigi la kemiajn elementojn kaj kombinaĵojn. Kelkaj elementoj de ofta uzado kaj ties simboloj estas jenaj: C; karbono, O; oksigeno, N; nitrogeno, H; hidrogeno, Cl; kloro, S; sulfuro, Mg; magnezio, Al; aluminio, Cu; kupro, Ar; argono, Au; oro, Fe; fero, Ag; arĝento, Pt; plateno. Ili estis proponitaj en 1814 deJöns Jacob Berzelius kiel anstataŭo de la alkemiaj simboloj kaj de tiuj uzitaj de Dalton en 1808 por klarigi sian atoman teorion. La modernaj kemiaj simboloj estas videblaj supre en la bildo de laPerioda Tabelo.
La plimulto de la kemiaj simboloj estas derivitaj de la literoj de la nomo de la elemento, ĉefe enlatino, sed foje ankaŭ en angla, germana, franca aŭ rusa. La unua litero de la simbolo estas literumata majuskle, kaj la dua (se ĝi estas) minuskle, same kiel okazas kun la nomo de la biologiaj specioj, nome unua vorto (genro) majuskle kaj la dua vorto (specio) minuskle. La kemiaj simboloj de kelkaj elementoj tre konataj ekde laantikveco, devenas normale de ties nomon en latino. Por ekzemplo, Cu decuprum (kupro), Ag deargentum (arĝento), Au deaurum (oro) kaj Fe deferrum (fero). Tiu serio de simboloj referencaj por la kemiaj elementoj estas universala. La simboloj de la kemiaj elementoj estas uzeblaj kiel mallongigoj por referenci la elementon, sed estas uzeblaj ankaŭ en formuloj kaj ekvacioj por indiki fiksan relativan kvanton de la elemento. La simbolo kutime reprezentas po unu atomon de la elemento en unu molekulo aŭ en alia kemia speco. Tamen, la atomoj havas fiksajn amasojn, nomitajn "relativaj atomamasoj", pro kio ili reprezentas ankaŭ unumolon.
Kean, Sam (2011).The Disappearing Spoon: And Other True Tales of Madness, Love, and the History of the World from the Periodic Table of the Elements. Back Bay Books.
A.D. McNaught; A. Wilkinson, eld. (1997).Compendium of Chemical Terminology (2a eldono). Oxford: Blackwell Scientific Publications. doi:10.1351/goldbook.ISBN 978-0-9678550-9-7. XML reta korektita versio: fare de M. Nic, J. Jirat, B. Kosata; ĝisdatigoj kompilitaj de A. Jenkins
