Magst du Schokoladenkekse? Die meisten von uns tun es. Genauso wie Ihr Schokoladenkeks aus verschiedenen Zutaten besteht – Mehl, Zucker, Kakao, Backpulver und Schokoladenstückchen – besteht alles auf dieser Welt aus verschiedenen Zutaten. Diese Zutaten werden Elemente genannt, und wir werden in dieser Lektion mehr über „Elemente“ erfahren.
Lernziele
Lass uns anfangen.
Ein Element ist eine reine Substanz, die aus einer einzigen Atomsorte besteht und nicht in einfachere chemische Substanzen zerlegt werden kann. Elemente sind die Bausteine für den Rest der Materie auf der Welt.
Beispiele für Elemente sind Eisen, Sauerstoff, Wasserstoff, Gold und Helium.
Es gibt 118 verschiedene Elemente, obwohl nur 98 davon natürlich auf der Erde vorkommen. Alle 118 Elemente sind in einem Standarddiagramm der Elemente dargestellt, das als Periodensystem der Elemente bezeichnet wird. Einfach ausgedrückt ist das Periodensystem eine Möglichkeit, die Elemente aufzulisten. Es sieht aus wie das:
Wasserstoff ist das am häufigsten vorkommende Element im Universum. Es ist auch das leichteste Element.
Helium ist das zweithäufigste Element im Universum, aber auf der Erde sehr selten.
Diese Gase werden in Heißluftballons verwendet, weil sie leichter als Luft sind und dem Ballon Auftrieb verleihen können, sodass er aufsteigt und in der Atmosphäre schwebt.
Jedes Element wird durch einen Ein- oder Zwei-Buchstaben-Code dargestellt, wobei der erste Buchstabe immer groß geschrieben wird und, falls ein zweiter Buchstabe vorhanden ist, er klein geschrieben wird. Beispielsweise ist das Symbol für Wasserstoff H und das Symbol für Kohlenstoff C. Einige Buchstabencodes sind von der lateinischen Terminologie abgeleitet, wie das Symbol für Natrium (Na) vom lateinischen Wort „Natrium“, was Natriumkarbonat bedeutet.
Die chemischen Elemente werden in drei Gruppen eingeteilt: Metalle, Halbmetalle und Nichtmetalle.
Metalle, die typischerweise auf der linken Seite des Periodensystems zu finden sind, sind
Aluminium, Eisen, Kupfer, Gold, Quecksilber und Blei sind Metalle.
Im Gegensatz dazu sind Nichtmetalle auf der rechten Seite des Periodensystems:
Beispiele für elementare Nichtmetalle sind Kohlenstoff und Sauerstoff.
Metalloide haben einige Eigenschaften von Metallen und einige Eigenschaften von Nichtmetallen. Die sechs allgemein anerkannten Halbmetalle sind Bor, Silizium, Germanium, Arsen, Antimon und Tellur.
Die Menge der Elemente ist sehr unterschiedlich. Im Universum als Ganzes ist Wasserstoff das häufigste Element (etwa 90 %), gefolgt von Helium (die meisten der verbleibenden 10 %). Alle anderen Elemente sind, soweit wir feststellen können, in relativ geringeren Mengen vorhanden.
Auf dem Planeten Erde macht Sauerstoff 46,1 % der Masse der Erdkruste aus, meist in Kombination mit anderen Elementen, während Silizium 28,5 % ausmacht. Wasserstoff, das am häufigsten vorkommende Element im Universum, macht nur 0,14 % der Erdkruste aus.
Die Massenhäufigkeit der neun am häufigsten vorkommenden Elemente in der Erdkruste beträgt ungefähr
Andere Elemente treten bei weniger als 0,15 % auf
Auf der Erde und dem Mars gefundene Elemente sind genau gleich.
Etwa 96 % des Körpergewichts bestehen aus nur vier Elementen – Sauerstoff, Kohlenstoff, Wasserstoff und Stickstoff.
Kalzium, Phosphor, Magnesium, Natrium, Kalium, Chlor und Schwefel sind Makronährstoffe oder Elemente, die der Körper in erheblicher Menge benötigt. Die restlichen Elemente sind Spurenelemente, zB Kobalt, Lithium, Mangan, Selen, Jod, Kupfer etc. Diese gelten als lebensnotwendig. Jede Menge von 0,01 % oder weniger gilt als Spurenelement.
Das kleinste Teilchen eines Elements ist ein „Atom“, und jedes einzelne Atom besteht aus kleineren Teilchen – Elektronen, Protonen und Neutronen. Die Anzahl der Protonen in jedem Atom wird Ordnungszahl genannt. Es ist eine wichtige Zahl in einem Element. Jedes Element hat eine eindeutige Ordnungszahl. Wasserstoff ist das erste Element und hat ein Proton, also hat es die Ordnungszahl 1. Gold hat 79 Protonen in jedem Atom und hat die Ordnungszahl 79. Elemente in ihrem Standardzustand haben auch die gleiche Anzahl von Elektronen wie Protonen.
Wenn mehr als eine Atomsorte vorhanden ist, ist eine Substanz kein Element. Verbindungen und Legierungen sind keine Elemente.
Eine chemische Verbindung ist eine chemische Substanz, die aus vielen identischen Molekülen besteht, die aus Atomen von mehr als einem Element bestehen, die durch chemische Bindungen zusammengehalten werden. Beispielsweise ist reines Wasser eine chemische Verbindung aus zwei Elementen – Wasserstoff und Sauerstoff. Das Verhältnis von Wasserstoff zu Sauerstoff in Wasser ist immer 2:1.
Eine Legierung ist eine Substanz, die durch Zusammenschmelzen von zwei oder mehr Elementen entsteht, von denen mindestens eines Metall ist. Beispiele für gängige Legierungen – Stahl, eine Kombination aus Eisen (Metall) und Kohlenstoff (Nichtmetall); Bronze, eine Kombination aus Kupfer (Metall) und Zinn (Metall); und Messing eine Kombination aus Kupfer (Metall) und Zink (Metall).
Ebenso sind eine Gruppe von Elektronen und Neutronen keine Elemente. Ein Teilchen muss Protonen enthalten, um ein Beispiel für ein Element zu sein.
Zu den Nichtelementen gehören – Wasser, Stahl, Elektronen und Messing.
Obwohl Elemente alle aus der gleichen Art von Atomen bestehen, können sie dennoch unterschiedliche Formen haben. Abhängig von ihrer Temperatur können sie fest, flüssig oder gasförmig sein. Sie können auch unterschiedliche Formen annehmen, je nachdem, wie dicht die Atome zusammengepackt sind. Diese werden Allotrope genannt. Ein Beispiel dafür ist Kohlenstoff. Je nachdem, wie Kohlenstoffatome zusammenpassen, können sie Diamant, Kohle oder Graphit bilden. Manchmal haben Atome desselben Elements eine unterschiedliche Anzahl von Neutronen, diese werden Isotope genannt. Wir werden mehr über Isotope in einer separaten Lektion Isotope erfahren.
