Unelemento chimico è unatomo caratterizzato da un determinato numero diprotoni.
Gli elementi chimici sono i costituenti fondamentali dellesostanze e, fino al 2025, ne sono stati scoperti 118, dei quali 20 instabili in quantoradioattivi. Vengono ordinati in base al numero di protoni (numero atomico) nellatavola periodica degli elementi.[1][2][3] Gli atomi dello stesso elemento possono differire per il numero dineutroni e quindi per ilnumero di massa; gli atomi dello stesso elemento chimico con numero di neutroni differente sono detti "isotopi".
Se una sostanza è costituita da atomi dello stesso elemento viene detta "sostanza elementare" o "sostanza semplice", mentre se è costituita da atomi di elementi differenti viene detta"composta".[4] Spesso le sostanze semplici vengono impropriamente dette "elementi".[5]
Alcuni filosofi greci avevano ipotizzato che alla base di tutto ci fossero quattro elementi fondamentali ovvero terra, acqua, aria e fuoco, che insieme costituivano tutte le sostanze; questa teoria venne ritenuta valida fino alXV secolo quandoParacelso formulò una teoria alternativa,teoria dei tria prima, secondo la quale i costituenti fondamentali della materia sarebbero invece statisale,zolfo emercurio; la differenza con la dottrina precedente stava nel fatto che Paracelso aveva preso spunto dalle fondamentali operazioni chimiche di combustione e distillazione per arrivare alle sue conclusioni.[2]
Solo nelXVII secolo, con l'affermazione dellafisica newtoniana, la teoria aristotelica entrò in crisi.[2] I concetti di elemento chimico e composto chimico furono illustrati daRobert Boyle, nel1661, nel suo libroIl chimico scettico (The Sceptical Chymist).[6] Boyle dimostrò l'inconsistenza sperimentale della teoria aristotelica affermando che le sostanze erano formate da particelle che differiscono tra loro per dimensioni, forma, disposizione e movimento delle stesse.[2]
Tra la fine del 1600 e gli inizi del 1700 si sviluppò un approccio diverso. Ad esempioGeorg Ernst Stahl elaborò la teoria delflogisto ma fondamentali risultarono le ricerche diAntoine-Laurent de Lavoisier che lo portarono a ritenere che un elemento fosse una sostanza che non è possibile decomporre mediante l'analisi chimica e realizzando una sua tavola degli elementi che affinò col tempo.[2]John Dalton introdusse successivamente lateoria atomica secondo la quale ciascun atomo è caratterizzato da una diversa densità. Agli elementi noti al tempo di Lavoisier, le ricerche elettrochimiche della prima metà del 1800 ne aggiunsero un'altra quindicina; grazie poi all'introduzione dei metodi spettroscopici a fine 1800 si scoprirono altri elementi grazie anche all'introduzione delsistema periodico degli elementi diMendeleev. Nuovi metodi di analisi portarono durante il 1900 alla scoperta di nuovi elementi grazie anche allo studio deigas rari, alla radioattività, all'uso dellospettrografo di massa e agli elementi prodotti artificialmente per trasmutazione nucleare.[2]
Successivamente a una prima fase definitanucleosintesi primordiale, avvenuta precocemente dopo ilBig Bang e responsabile della formazione dell'elio, l'origine degli elementi chimici presenti nell'universo si fa usualmente derivare dalla teoriaastrofisica del ciclo di vita dellestelle. Stelle di grandi dimensioni terminano la loro esistenza continuando a bruciare carburante nucleare; al cessare del carburante rappresentato dall'idrogeno e al successivocollasso gravitazionale, l'aumento di temperatura innesca successive reazioni nucleari che coinvolgono l'elio per formare altri elementi più pesanti e complessi in una lunga catena di reazioni nucleari che portano alla formazione di tutti gli elementi chimici fino al ferro. Gli elementi più pesanti non possono formarsi per reazioni di fusione: si formano con altri processi nelle stelle a neutroni. L'esplosione finale della stella in unasupernova porta alla dispersione nell'universo dei vari elementi.
Gli elementi chimici vengono classificati nellatavola periodica. Gli atomi dello stesso elemento possono differire per ilnumero di massa (A), ossia per il numero dineutroni (ma non per il numero di protoni, altrimenti non sarebbero atomi dello stesso elemento). Tali varietà sono dette "isotopi". Tale termine deriva dal greco, dove significa "nello stesso posto", in quanto occupano lo stesso posto nella tavola periodica).
Gli elementi rinvenuti sullaTerra sono 98 (dall'idrogeno alcalifornio), dei quali 80 hanno almeno un isotopo stabile, e, a oggi, ne sono stati sintetizzati artificialmente altri 20, quindi in totale sono noti 118 elementi. L'elemento più pesante è l'oganesson, che ha il numero atomico 118. Iltennesso, che ha il numero atomico 117, è stato scoperto nel2010 da un'équipe discienziatirussi estatunitensi. Iltecnezio, ilpromezio e i primi 6elementi transuranici, cioènettunio,plutonio,americio,curio,berkelio ecalifornio, un tempo ritenuti artificiali in quanto sintetizzati artificialmente, sono stati invece rinvenuti in ultratracce in materiali uraniferi come prodotti rispettivamente di fissione e attivazione.
Si riporta di seguito una tabella che raccoglie alcune informazioni sugli elementi, elencati per numero atomico:
