化學中的元素是什麼？
元素是只由一種原子構成的純物質，無法透過化學反應分解成更簡單的物質。金、氧和碳都是元素，已知的 118 種元素在週期表上各有自己的格子。
萬物都由原子構成
你周圍的一切，從書桌到你呼吸的空氣，都是由稱為原子的微小粒子構成的。它們小到連一般顯微鏡也看不見。
原子有不同的種類。元素就是所有原子都屬於同一種的物質。一塊純金只含有金原子，充滿純氦的氣球只含有氦原子。
那麼，是什麼讓兩個原子屬於同一種呢？答案是質子數，質子是位於每個原子中心、帶正電的微小粒子。每個碳原子有 6 個質子，每個氧原子有 8 個。這個數字稱為原子序，沒有兩種元素擁有相同的原子序。
元素是最簡單的物質
你可以把元素熔化、冷凍、切割或研磨，它仍然是同一種元素。熔化的金還是金。沒有任何化學反應能把元素分解成更簡單的物質。
水就不同了。化學家可以利用電把水分解成氫和氧兩種氣體。因為水可以這樣被分解，所以它不是元素。氫和氧無法再分解，所以它們是元素。
化合物：結合在一起的元素
當兩種或多種不同元素的原子以化學鍵結合在一起，就形成化合物。水是氫和氧的化合物，它的化學式 H₂O 顯示每一個氧原子總是搭配兩個氫原子。
化合物的「配方」永遠不變。冰河裡的純水和水壺裡的純水，兩者的比例同樣都是二比一。
化合物可能與組成它的元素截然不同。鈉是柔軟閃亮的金屬，碰到水會嘶嘶作響並四處竄動；氯則是有毒的黃綠色氣體。兩者結合後，就成了你撒在食物上的食鹽，也就是氯化鈉（NaCl）。
混合物：混在一起但沒有結合
在混合物中，兩種或多種物質混在一起，但沒有形成化學鍵。每種物質都保留自己的性質，而且含量可以改變。你可以在茶裡加少許糖或很多糖，它仍然是甜茶。
因為彼此沒有鍵結，混合物可以用簡單的物理方法分離。磁鐵可以把鐵屑從沙中吸出來，濾紙可以把沙從水中濾掉，把鹽水煮乾則會留下鹽。
空氣也是一種混合物。它主要是氮和氧（兩者都是元素），再加上少量的氬、二氧化碳和水蒸氣。
如何分辨它們
問自己三個問題。只有一種原子嗎？那是元素。不同的元素是否以固定比例鍵結在一起？那是化合物。不同的物質只是單純混合、而且容易分離嗎？那是混合物。
要小心氧氣 O₂。它的原子成對出現，但每一對中的兩個原子都是氧，所以氧氣仍然是元素。二氧化碳 CO₂ 含有兩種不同元素鍵結在一起，所以它是化合物。
在 118 種已知元素中，約有 94 種存在於地球的自然界中，其中有些只有極微量。其餘的是科學家在實驗室中製造出來的。最新的四種元素（包括 118 號的鿫）在 2016 年獲得命名。
重點
- 元素是只由一種原子構成的純物質。
- 原子中的質子數，也就是原子序，決定它是哪一種元素。
- 化合物是兩種或多種元素以固定比例化學鍵結而成，例如水（H₂O）。
- 混合物是兩種或多種物質混合但沒有鍵結，例如空氣或鹽水，可以用物理方法分離。
- 已知有 118 種元素，其中約 94 種存在於地球的自然界。
自我檢測
三道關於這堂課的小測驗。
1. 下列哪一個是元素？
顯示答案
氧 — 氧只由一種原子構成，而水和食鹽是化合物，空氣則是混合物。2. 是什麼讓一種物質成為化合物，而不是混合物？
顯示答案
它的元素以固定比例化學鍵結 — 在化合物中，不同元素的原子以固定比例鍵結，而混合物的各個部分只是混在一起。3. 是什麼決定一個原子屬於哪一種元素？