Czym jest pierwiastek w chemii?
Pierwiastek to czysta substancja zbudowana tylko z jednego rodzaju atomów. Nie można go rozłożyć na nic prostszego za pomocą reakcji chemicznej. Złoto, tlen i węgiel to pierwiastki, a każdy ze 118 znanych pierwiastków ma własne miejsce w układzie okresowym.
Wszystko składa się z atomów
Wszystko wokół ciebie, od biurka po powietrze, którym oddychasz, zbudowane jest z maleńkich cząstek zwanych atomami. Są zbyt małe, by dało się je zobaczyć, nawet zwykłym mikroskopem.
Atomy występują w różnych rodzajach. Pierwiastek to substancja, której atomy są wszystkie tego samego rodzaju. Sztabka czystego złota zawiera tylko atomy złota, a balon wypełniony czystym helem zawiera tylko atomy helu.
Co sprawia więc, że dwa atomy są tego samego rodzaju? To liczba protonów, maleńkich cząstek o ładunku dodatnim w centrum każdego atomu. Każdy atom węgla ma 6 protonów, a każdy atom tlenu 8. Ta liczba nazywa się liczbą atomową i żadne dwa pierwiastki nie mają takiej samej.
Pierwiastki to najprostsze substancje
Pierwiastek można stopić, zamrozić, pokroić lub zmielić i nadal jest tym samym pierwiastkiem. Stopione złoto to wciąż złoto. Żadna reakcja chemiczna nie rozłoży pierwiastka na prostsze substancje.
Woda jest inna. Za pomocą prądu elektrycznego chemicy mogą rozłożyć wodę na dwa gazy: wodór i tlen. Ponieważ wodę można w ten sposób rozłożyć, nie jest pierwiastkiem. Wodoru i tlenu nie da się już dalej rozłożyć, więc są pierwiastkami.
Związki: połączone pierwiastki
Związek powstaje, gdy atomy co najmniej dwóch różnych pierwiastków łączą się wiązaniami chemicznymi. Woda jest związkiem wodoru i tlenu. Jej wzór, H₂O, pokazuje, że zawsze przypadają w niej dwa atomy wodoru na jeden atom tlenu.
Skład związku nigdy się nie zmienia. Czysta woda z lodowca i czysta woda z czajnika mają dokładnie taki sam stosunek dwa do jednego.
Związek może być zupełnie inny niż pierwiastki, z których powstał. Sód to miękki, błyszczący metal, który syczy i pędzi po wodzie, a chlor to trujący żółtozielony gaz. Połączone razem tworzą chlorek sodu (NaCl), czyli sól kuchenną, którą posypujesz jedzenie.
Mieszaniny: zmieszane, ale niepołączone
W mieszaninie dwie lub więcej substancji jest zmieszanych, ale nie połączonych wiązaniami chemicznymi. Każda zachowuje własne właściwości, a ich ilości mogą się zmieniać. Do herbaty możesz wmieszać trochę cukru albo dużo cukru i nadal masz słodką herbatę.
Ponieważ nic nie jest związane wiązaniami, mieszaniny można rozdzielać prostymi metodami fizycznymi. Magnes wyciąga opiłki żelaza z piasku, filtr zatrzymuje piasek z wody, a odparowanie wody z solanki pozostawia sól.
Powietrze też jest mieszaniną. Składa się głównie z azotu i tlenu, które są pierwiastkami, oraz z niewielkich ilości argonu, dwutlenku węgla i pary wodnej.
Jak je odróżnić
Zadaj trzy pytania. Czy jest tylko jeden rodzaj atomów? Wtedy to pierwiastek. Czy różne pierwiastki są połączone wiązaniami w stałym stosunku? Wtedy to związek. Czy różne substancje są po prostu zmieszane i łatwo je rozdzielić? Wtedy to mieszanina.
Uważaj na gazowy tlen, O₂. Jego atomy występują w parach, ale oba atomy w każdej parze to tlen, więc gazowy tlen nadal jest pierwiastkiem. Dwutlenek węgla, CO₂, zawiera dwa różne połączone pierwiastki, więc jest związkiem.
Spośród 118 znanych pierwiastków około 94 występuje naturalnie na Ziemi, niektóre tylko w śladowych ilościach. Resztę uzyskali naukowcy w laboratoriach. Cztery najnowsze, w tym oganeson (118), otrzymały nazwy w 2016 roku.
Najważniejsze
- Pierwiastek to czysta substancja zbudowana tylko z jednego rodzaju atomów.
- Liczba protonów w atomie, czyli jego liczba atomowa, decyduje o tym, jakim pierwiastkiem jest atom.
- Związek to co najmniej dwa pierwiastki połączone chemicznie w stałym stosunku, na przykład woda (H₂O).
- Mieszanina to co najmniej dwie substancje zmieszane, ale niepołączone wiązaniami, na przykład powietrze lub solanka; można ją rozdzielić metodami fizycznymi.
- Znamy 118 pierwiastków, a około 94 z nich występuje naturalnie na Ziemi.
Sprawdź się
Trzy szybkie pytania z tej lekcji.
1. Który z poniższych przykładów jest pierwiastkiem?
Pokaż odpowiedź
Tlen — Tlen składa się tylko z jednego rodzaju atomów, natomiast woda i sól kuchenna są związkami, a powietrze jest mieszaniną.2. Co sprawia, że substancja jest związkiem, a nie mieszaniną?
Pokaż odpowiedź
Jej pierwiastki są połączone chemicznie w stałym stosunku — W związku atomy różnych pierwiastków są połączone w stałym stosunku, natomiast składniki mieszaniny są jedynie zmieszane.3. Co decyduje o tym, do jakiego pierwiastka należy atom?