Что такое элемент в химии?

Всё состоит из атомов

Всё вокруг вас, от письменного стола до воздуха, которым вы дышите, состоит из крошечных частиц — атомов. Они слишком малы, чтобы их можно было увидеть, даже в обычный микроскоп.

Атомы бывают разных видов. Элемент — это вещество, все атомы которого одного вида. Слиток чистого золота содержит только атомы золота, а воздушный шар, наполненный чистым гелием, — только атомы гелия.

Так что же делает два атома атомами одного вида? Число протонов — крошечных положительно заряженных частиц в центре каждого атома. У каждого атома углерода 6 протонов, а у каждого атома кислорода 8. Это число называется атомным номером, и у двух элементов оно не совпадает.

Элементы — самые простые вещества

Элемент можно расплавить, заморозить, разрезать или измельчить, и он останется тем же элементом. Расплавленное золото — это по-прежнему золото. Никакая химическая реакция не может разложить элемент на более простые вещества.

С водой иначе. С помощью электричества химики могут разложить воду на два газа — водород и кислород. Поскольку воду можно так разложить, она не является элементом. Водород и кислород дальше разложить нельзя, поэтому они — элементы.

Соединения: соединённые элементы

Соединение образуется, когда атомы двух или более разных элементов соединяются химическими связями. Вода — соединение водорода и кислорода. Её формула H₂O показывает, что на каждый атом кислорода всегда приходится два атома водорода.

Состав соединения никогда не меняется. В чистой воде из ледника и в чистой воде из чайника то же самое соотношение два к одному.

Соединение может совершенно не походить на образующие его элементы. Натрий — мягкий блестящий металл, который шипит и носится по воде, а хлор — ядовитый жёлто-зелёный газ. Соединившись, они образуют хлорид натрия (NaCl), поваренную соль, которой вы посыпаете еду.

Смеси: смешаны, но не соединены

В смеси два или более вещества перемешаны, но не связаны химически. Каждое сохраняет свои свойства, а количества могут меняться. Можно размешать в чае немного сахара или много, и всё равно получится сладкий чай.

Поскольку ничто не связано, смеси можно разделить простыми физическими способами. Магнит вытягивает железные опилки из песка, фильтр задерживает песок в воде, а если выпарить воду из солёной воды, останется соль.

Воздух — тоже смесь. Он в основном состоит из азота и кислорода, которые являются элементами, плюс небольшие количества аргона, углекислого газа и водяного пара.

Как их различить

Задайте три вопроса. Есть ли только один вид атомов? Тогда это элемент. Связаны ли разные элементы в строго определённом соотношении? Тогда это соединение. Просто ли перемешаны разные вещества, и легко ли их разделить? Тогда это смесь.

Осторожно с газообразным кислородом O₂. Его атомы существуют парами, но оба атома в каждой паре — кислород, так что газообразный кислород всё равно элемент. Углекислый газ CO₂ содержит два разных связанных элемента, поэтому это соединение.

Из 118 известных элементов около 94 встречаются в природе на Земле, некоторые лишь в ничтожных следах. Остальные учёные получили в лабораториях. Четыре новейших, включая оганесон (118), получили названия в 2016 году.