Що таке елемент у хімії?

Усе складається з атомів

Усе довкола вас, від вашого столу до повітря, яким ви дихаєте, складається з крихітних частинок — атомів. Вони надто малі, щоб їх побачити, навіть у звичайний мікроскоп.

Атоми бувають різних видів. Елемент — це речовина, усі атоми якої однакового виду. Злиток чистого золота містить лише атоми золота, а кулька, наповнена чистим гелієм, — лише атоми гелію.

Отже, що робить два атоми однаковими? Це кількість протонів — крихітних частинок з позитивним зарядом у центрі кожного атома. Кожен атом вуглецю має 6 протонів, а кожен атом кисню — 8. Це число називається атомним номером, і двох елементів з однаковим номером не буває.

Елементи — найпростіші речовини

Елемент можна розплавити, заморозити, розрізати чи подрібнити, і він усе одно залишиться тим самим елементом. Розплавлене золото — це все ще золото. Жодна хімічна реакція не може розкласти елемент на простіші речовини.

З водою інакше. За допомогою електрики хіміки можуть розкласти воду на два гази — водень і кисень. Оскільки воду можна так розкласти, вона не є елементом. Водень і кисень далі розкласти не можна, тож вони є елементами.

Сполуки: поєднані елементи

Сполука утворюється, коли атоми двох чи більше різних елементів з’єднуються хімічними зв’язками. Вода — це сполука водню й кисню. Її формула H₂O показує, що на кожен атом кисню завжди припадає два атоми водню.

Склад сполуки ніколи не змінюється. Чиста вода з льодовика й чиста вода з чайника мають абсолютно однакове співвідношення два до одного.

Сполука може повністю відрізнятися від елементів, з яких вона складається. Натрій — це м’який блискучий метал, який шиплячи носиться по воді, а хлор — отруйний жовто-зелений газ. З’єднавшись, вони утворюють натрій хлорид (NaCl), кухонну сіль, якою ви посипаєте їжу.

Суміші: змішані, але не з’єднані

У суміші дві чи більше речовин змішані, але не пов’язані хімічно. Кожна зберігає власні властивості, а їхні кількості можуть змінюватися. Ви можете розмішати в чаї трохи цукру або багато, і це все одно буде солодкий чай.

Оскільки нічого не пов’язано, суміші можна розділяти простими фізичними методами. Магніт витягає залізні ошурки з піску, фільтр затримує пісок із води, а якщо википарити воду із солоної води, залишиться сіль.

Повітря — теж суміш. Воно здебільшого складається з азоту й кисню, які обидва є елементами, а також з невеликої кількості аргону, вуглекислого газу та водяної пари.

Як їх розрізнити

Поставте три запитання. Чи є лише один вид атомів? Тоді це елемент. Чи з’єднані різні елементи у сталому співвідношенні? Тоді це сполука. Чи просто змішані різні речовини, які легко розділити? Тоді це суміш.

Остерігайтеся газу кисню O₂. Його атоми існують парами, але обидва атоми в кожній парі — кисень, тож газ кисень залишається елементом. Вуглекислий газ CO₂ містить два різні елементи, з’єднані разом, тож це сполука.

Зі 118 відомих елементів близько 94 трапляються в природі на Землі, деякі лише у крихітних слідах. Решту вчені отримали в лабораторіях. Чотири найновіші, зокрема оганесон (118), отримали назви 2016 року.