Zoek dit woord op in WikiWoordenboek

Chemisch element

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie
(Doorverwezen vanaf Element (scheikunde))
Naar navigatie springen Naar zoeken springen
Deel van een serie artikelen over

Benodigdheden voor de analytische chemie. Links: een plastic reageerbuis (Falcon tube) met kalibreervloeistof. Rechts: een pH-meter in een bufferoplossing
Instrumenten voor analytische chemie
––– Algemeen –––

Atoom · Binding · Element · Energie · Evenwicht · Fase · Ion · Reactie · Redox · Molecuul · Verbinding


––– Hoofdtoepassingen –––

Analytische chemie · Anorganische chemie · Fysische chemie · Industrie · Kernchemie · Organische chemie · Theoretische chemie


Portaal Portaalicoon Scheikunde

Een chemisch of scheikundig element is een stof die met scheikundige middelen en methoden niet in andere stoffen opgesplitst kan worden. De atoomkern van een bepaald element heeft een vast aantal protonen,[1] maar kan een variërend aantal neutronen bezitten. Het aantal protonen is het atoomnummer van het element.

De elementen worden onderverdeeld in metalen, metalloïden en niet-metalen. De meeste elementen zijn bij kamertemperatuur een vaste stof. Uitzonderingen zijn de edelgassen die gasvormig zijn, en kwik, dat vloeibaar is.

Met ingang van 2010 zijn er 118 elementen geïdentificeerd. De eerste 94 daarvan komen van nature voor op aarde. De andere zijn synthetisch gemaakt. 80 elementen hebben tenminste één stabiel isotoop, de overige hebben alleen radioactieve isotopen, die met de tijd spontaan vervallen in andere elementen.

Symbool[bewerken]

Elk element wordt aangeduid met een symbool, dat uit een aantal letters bestaat. De eerste letter is een hoofdletter, de andere zijn kleine letters, zodat er geen verwarring mogelijk is als een aantal symbolen achter elkaar worden geschreven. De elementen die in de scheikunde veel voorkomen, hebben meestal een symbool van één letter. De belangrijkste daarvan zijn waterstof (H), koolstof (C), stikstof (N) en zuurstof (O). Het symbool is vaak een afkorting van een Latijnse naam. De elementen die al lange tijd bekend zijn, hebben in verschillende talen eigen namen. Het internationale symbool voorkomt dan verwarring.

1
Ia
18
0
1 1
H
2
IIa
Periodiek systeem 13
IIIa
14
IVa
15
Va
16
VIa
17
VIIa
2
He
2 3
Li
4
Be
5
B
6
C
7
N
8
O
9
F
10
Ne
3 11
Na
12
Mg
3
IIIb
4
IVb
5
Vb
6
VIb
7
VIIb
8
VIIIb
9
VIIIb
10
VIIIb
11
Ib
12
IIb
13
Al
14
Si
15
P
16
S
17
Cl
18
Ar
4 19
K
20
Ca
21
Sc
22
Ti
23
V
24
Cr
25
Mn
26
Fe
27
Co
28
Ni
29
Cu
30
Zn
31
Ga
32
Ge
33
As
34
Se
35
Br
36
Kr
5 37
Rb
38
Sr
39
Y
40
Zr
41
Nb
42
Mo
43
Tc
44
Ru
45
Rh
46
Pd
47
Ag
48
Cd
49
In
50
Sn
51
Sb
52
Te
53
I
54
Xe
6 55
Cs
56
Ba
72
Hf
73
Ta
74
W
75
Re
76
Os
77
Ir
78
Pt
79
Au
80
Hg
81
Tl
82
Pb
83
Bi
84
Po
85
At
86
Rn
7 87
Fr
88
Ra
↓↓ 104
Rf
105
Db
106
Sg
107
Bh
108
Hs
109
Mt
110
Ds
111
Rg
112
Cn
113
Nh
114
Fl
115
Mc
116
Lv
117
Ts
118
Og
 
Lanthaniden 57
La
58
Ce
59
Pr
60
Nd
61
Pm
62
Sm
63
Eu
64
Gd
65
Tb
66
Dy
67
Ho
68
Er
69
Tm
70
Yb
71
Lu
Actiniden 89
Ac
90
Th
91
Pa
92
U
93
Np
94
Pu
95
Am
96
Cm
97
Bk
98
Cf
99
Es
100
Fm
101
Md
102
No
103
Lr

Atoomsoort[bewerken]

Alle atomen met hetzelfde aantal protonen in de atoomkern, dus met hetzelfde atoomnummer Z, behoren allen tot hetzelfde element. Zo bezitten alle atomen die tot het element koolstof behoren zes protonen in de kern, en behoren alle atomen met 92 protonen in de kern tot het element uranium.

Het atoomnummer Z bepaalt ook de plaats van het element in het periodiek systeem der elementen, vaak kortweg het periodiek systeem genoemd. Het woord periodiek in dit systeem betekent dat eigenschappen zich periodiek herhalen.

Het periodiek systeem werd in 1869 door de Rus Dmitri Mendelejev bedacht, toen nog veel elementen niet ontdekt of slecht onderzocht waren. Vanaf toen maakte het periodiek systeem het mogelijk om van deze nog onbekende elementen veel eigenschappen te voorspellen.

In het periodiek systeem zijn de elementen naar oplopend atoomnummer Z geordend en onderverdeeld in groepen met overeenkomstige eigenschappen.

Isotopen[bewerken]

Atomen die tot eenzelfde element behoren, kunnen een verschillend aantal neutronen hebben. Men spreekt dan van isotopen. De naam isotoop komt van het Griekse iso = gelijk en topos = plaats, hiermee wordt bedoeld dat isotopen dezelfde plaats in het periodiek systeem innemen. Isotopen van eenzelfde element hebben een verschillend aantal neutronen in de kern en daardoor een verschillend massagetal.

Er zijn bijvoorbeeld drie belangrijke isotopen van koolstof. Alle koolstofatomen hebben 6 protonen in de kern, maar ze hebben 6, 7 of 8 neutronen. Het massagetal van deze isotopen is respectievelijk 12, 13 en 14. Deze drie isotopen van koolstof zijn daarom bekend als koolstof-12, koolstof-13 en koolstof-14. Koolstof dat van nature voorkomt is een mengsel van 12C (meer dan 98,9%), 13C (1,1%) en van 14C (ongeveer 1 atoom per biljoen).

De meeste, dat wel zeggen 66 van de 94 in de natuur voorkomende elementen hebben meer dan één stabiele isotoop. De isotopen van een bepaald element zijn chemisch bijna niet van elkaar te onderscheiden. De isotopen van waterstof zijn daarbij een uitzondering. Omdat deze, waterstof, deuterium en tritium, sterk van elkaar in verschillen in relatieve massa vertonen zij verschillende chemische effecten.

Alle elementen hebben naast stabiele isotopen ook radioactieve isotopen. Deze komen niet allemaal van nature voor. De radio-isotopen ontstaan door verval van andere radioactieve elementen. Vele radio-isotopen zijn alleen kunstmatig gemaakt. Bepaalde elementen hebben geen stabiele isotopen. Alle isotopen zijn radioactief. Voor de van nature voorkomende elementen geldt dit voor technetium (atoomnummer 43), promethium (atoomnummer 61), en voor de waargenomen transuranen, met atoomnummers van meer dan 82.

Verbindingen tussen elementen[bewerken]

Naast protonen en neutronen bevat een atoom van een element elektronen. De chemische eigenschappen van een element worden vrijwel geheel bepaald door het aantal elektronen, dat in de basis gelijk is aan het aantal protonen in de atoomkern.Een atoom waarbij het aantal elektronen afwijkt van het per element vaste aantal protonen wordt een ion genoemd. Ionen bezitten dus altijd een bepaalde elektrische lading; positief als het aantal elektronen kleiner is dan het aantal protonen, of negatief als het aantal elektronen groter is dan het aantal protonen. Een positief ion wordt aangetrokken door een negatief ion, waardoor twee verschillende elementen met elkaar een chemische verbindingen met elkaar kunnen aangaan. De atomen worden dan bij elkaar gehouden door een chemische binding. Metalen en niet-metalen kunnen ionaire bindingen met elkaar aangaan, waarbij het product een zout is.

Metalen onderling kunnen metaalbindingen vormen of kunnen een intermetallische verbinding vormen. Niet-metalen gaan onderling covalente bindingen aan, waarbij allerei moleculaire stoffen worden gevormd. Het element koolstof speelt vooral een rol in organische verbindingen, chemische stoffen die te maken hebben met het leven op aarde.

Sommige gasvormige elementen, zoals zuurstof, waterstof en stikstof zijn sterk geneigd een verbinding met zichzelf aan te gaan en vormen dan een diatomisch molecuul. Ook andere elementen maken soms een verbinding met alleen zichzelf, dat wordt een enkelvoudige stof genoemd.

Ontstaan van de elementen[bewerken]

1rightarrow blue.svg Zie Nucleosynthese voor het hoofdartikel over dit onderwerp.

De lichtste elementen waterstof en helium zijn volgens de Big Bang theorie ontstaan tijdens de eerste 20 minuten van het heelal in een verhouding van ongeveer 3:1 op basis van hun massa of in een verhouding van 12:1 van het aantal atomen. Ongeveer tegelijkertijd ontstonden sporen van de volgende twee elementen uit het periodiek systeem, lithium en beryllium. Bijna alle andere elementen zijn gemaakt door kernfusie in sterren. Op aarde worden kleine hoeveelheden nieuwe atomen op natuurlijke wijze geproduceerd door radioactief verval.

Voorkomen van elementen op aarde[bewerken]

Een klein aantal elementen wordt op aarde aangetroffen als relatief zuivere mineralen. Tot deze inheemse elementen behoren koper, de edelmetalen waaronder zilver en goud, koolstof (in de vormen steenkool, grafietof diamant), en zwavel. Ook de edelgassen komen in zuivere vorm op aarde voor. Vrijwel alle andere elementen worden op aarde aangetroffen als chemische verbindingen. Vaak komen deze voor in de vorm van mengsels. Zo komen metalen voor in de vorm van legeringen. De aardatmosfeer is een mengsel van vooral stikstof, zuurstof, waterdamp en argon.

Synthetisch gemaakte elementen[bewerken]

Men denkt dat alle in de natuur voorkomende stabiele atomen inmiddels bekend zijn. Elementen met atoomnummers hoger dan 92 (uranium), transuranen genoemd, zijn in de natuur niet gevonden, maar kunne synthetisch gemaakt worden. Wanneer een nieuw element voor het eerst kunstmatig gecreëerd wordt, dient dit element een officiële naam te krijgen. Er is een internationale organisatie, de International Union of Pure and Applied Chemistry, die hierover beslist. Deze instantie neemt meestal de naam over die de ontdekker voorgesteld heeft. Soms leidt dit tot controverses, omdat meerdere personen of groepen de ontdekking of synthese voor zich opeisen. Om deze reden heeft het lang geduurd voordat de elementen met een atoomnummer van 104 of hoger een naam kregen.

Tot eind 2016 hadden hogere elementen nog geen echte naam, maar werden ze aangeduid met namen als ununseptium, wat kan worden vertaald als honderdzeventienium, verwijzend naar hun atoomnummer. Met de definitieve benoeming van nihonium, moscovium, tennessine en oganesson door de IUPAC op 28 november 2016 hebben alle elementen tot en met de zevende periode in het periodiek systeem een naam gekregen.

Zie ook[bewerken]