Keemiline element

Allikas: Vikipeedia

Keemiline element ehk element on aatomituumas sama arvu prootoneid omavate (ehk sama aatomnumbriga) aatomite klass.

Teise definitsiooni järgi on keemiline element sama aatomnumbriga aatomite kogum.

Kolmanda definitsiooni järgi on keemiline element aine, milles esinevad ainult ainult ühe ja sama aatomnumbriga aatomid.

(Need kolm definitsiooni leiduvad ka IUPAC-i "Keemilise terminoloogia käsiraamatus"[1]: "1. Aatomite liik; kõik aatomid sama prootonite arvuga aatomituumas. 2. Puhas keemiline aine, mis koosneb aatomitest, millel on aatomituumas sama prootonite arv. Mõnikord nimetatakse seda mõistet elementaaraineks erinevana punkti 1 all defineeritud keemilisest elemendist, kuid enamasti kasutatakse terminit "keemiline element" mõlema mõiste puhul.")

Need kolm definitsiooni vastavad küll lähedastele, kuid erinevatele mõistetele. Mitme definitsiooni olemasolu tuleneb väljendi "keemiline element" erinevatest kasutusviisidest.

Klassikalise definitsiooni järgi on keemiliseks elemendiks nimetatud ainet, mida ei saa keemiliste (varasemas sõnastuses: ja ka füüsikaliste) meetodite abil lihtsamateks aineteks lahutada.

Klassikaline definitsioon on instrumentaalne ega eelda keemilise elemendi olemuse tundmist. Kui avastati, et erinevate elementide olemasolu tuleneb aatomite aatomnumbrite erinevusest ning see omakorda prootonite erinevast arvust aatomituumas, siis osutus, et klassikalise definitsiooni tagapõhjaks on asjaolu, et keemilised ained koosnevad aatomitest, mille aatomnumber keemiliste reaktsioonide ega muude tavaliste muundumisprotsesside käigus ei muutu. Aatomnumber muutub ainult tuumareaktsioonides.

Eri keemiliste elementide olemasolu tuleneb sellest, et ainete keemilised omadused olenevad põhiliselt nende molekulide koosseisus olevate aatomite aatomnumbrist.

Teadaolevaid keemilisi elemente on 2011. aasta novembri seisuga 118. Neist 94 leiduvad looduses, ülejäänud on saadud tehislikult. Esimesed 80 elementi on stabiilsed sealt edasi radioaktiivsed.

Element ja lihtaine[muuda | redigeeri lähteteksti]

Lihtaine on keemiline aine, mis koosneb ainult ühe keemilise elemendi aatomitest.

Lihtaines võivad elemendi aatomid olla isoleeritud või moodustada mitmest ühesugusest aatomist koosnevad molekulid. Näiteks kloor ja fluor esinevad ainetena Cl2 ja F2, mille igas molekulis on vastavalt kaks kloori aatomit ja kaks fluori aatomit.

Ühe ja sama keemilise elemendi esinemist eri lihtainetena nimetatakse allotroopiaks. Näiteks võib süsinik esineda nii grafiidi kui ka teemandi kujul.

Perioodilisussüsteem ja aatomnumber[muuda | redigeeri lähteteksti]

Kõige mugavam viis elementide loendi esitamiseks on Mendelejevi tabel, kus sarnaste keemiliste omadustega elemendid on lähestikku. Mendelejevi tabel põhineb keemiliste elementide perioodilisussüsteemil, mille 1869 esitas Dmitri Mendelejev (temast sõltumatult esitas selle Lothar Meyer).

Prootonite arvu aatomituumas nimetatakse elemendi aatomnumbriks. Näiteks kõik aatomid, mille tuumas on 6 prootonit, on keemilise elemendi süsiniku aatomid, ja kõik aatomid, mille tuumas on 92 prootonit, on uraani aatomid.

Perioodilisussüsteemis on elemendid üldiselt esitatud aatommassi suurenemise järjekorras. See langeb kokku aatomnumbri suurenemise järjekorraga.

Isotoobid[muuda | redigeeri lähteteksti]

Sama elemendi aatomid, mille tuumas on erinev arv neutroneid, kuuluvad selle elemendi erinevatele isotoopidele.

Elemendi aatomi mass[muuda | redigeeri lähteteksti]

Elemendi aatomi (keskmine) mass on vesiniku aatomi massi ligikaudne kordne. See tuleneb kahest asjaolust. Esiteks moodustab põhiosa aatomi massist prootonite ja neutronite mass, prooton ja neutron aga on ligikaudu võrdse massiga. Teiseks on looduses tavaliselt valdavas ülekaalus elemendi üks isotoop, st kindla neutronite arvuga aatomid. Nii koosneb valdava osa vesinikuaatomite tuum ainult prootonist.

Kõrvalekalle täpsest kordsusest tuleneb järgmistest asjaoludest.

  • Esiteks ei ole prootoni ja neutroni mass täpselt võrdsed.
  • Teiseks mõjutab elemendi keskmist massi vähemuses olevate isotoopide mass. Kloori puhul aga puudub ühe isotoobi ülekaal ning kloori aatomi keskmine mass moodustab ligikaudu 35,5 vesiniku aatomi keskmist massi.

Ühe elemendi isotoopide esinemissagedused on tavaliselt ühesugused, kuid plii puhul on need erinevad olenevalt sellest, kust plii on kaevandatud.

Väga täpsel mõõtmisel ilmneb massidefekt: seoseenergia tõttu on aatomituuma mass pisut väiksem kui seda moodustavate prootonite ja neutronite summaarne mass.

Nomenklatuur[muuda | redigeeri lähteteksti]

Keemiliste elementide ametlikud nimetused otsustab Rahvusvaheline Puhta Keemia ja Rakenduskeemia Liit (IUPAC), mis üldiselt aktsepteerib avastaja poolt valitud nime. See võib tekitada vaidluse selle üle, milline uurimisrühm elemendi tegelikult avastas. Elementide puhul järjenumbriga alates 104-st on nimetuste andmine seetõttu veninud.

Elementidele antakse ka kindel keemiline sümbol, mis põhineb elemendi ladinakeelsel nimetusel. Keemilised sümbolid võimaldavad keemikute suhtlemist hoolimata keelte erinevustest. Näiteks süsiniku sümbol on C ja naatriumi sümbol on Na. Keemiline sümbol kirjutatakse alati suure algustähega, elemendi nimetus väikese algustähega (kui ta just ei esine lause alguses). Ladinakeelne elemendi nimetus kirjutatakse alati suure algustähega.

Keemilised ühendid[muuda | redigeeri lähteteksti]

Valdav enamik elemente võib keemiliste reaktsioonide tulemusel moodustada keemilisi ühendeid (liitaineid). Liitaine koosneb kindla ehitusega molekulidest. Liitaine iga molekul sisaldab erinevate elementide aatomeid. See, milliste elementide aatomid millisel arvul molekuli kuuluvad, määrab liitaine keemilise koostise.

Liitained on näiteks vesi, soolad, oksiidid ja orgaanilised ühendid. Näiteks vesi H2O on ühend elementidest vesinik H (2 aatomit molekulis) ja hapnik O (1 aatom molekulis).

Eri elemendid võivad moodustada ka segu, näiteks sulami.

Elementide päritolu[muuda | redigeeri lähteteksti]

Juba Suure Paugu ajal tekkisid kerged elemendid vesinik (75%) ja heelium (umbes 25%) ning väikeses koguses liitiumi ja berülliumi.

Raskemad elemendid tekivad Universumis tähtedes toimuvate tuumareaktsioonide (enamasti termotuumareaktsioonide) tulemusel. Kõigepealt tekib vesinik, mille aatommass on umbes 1,0 (üks prooton). Põhijada tähtedes, mille hulka kuulub ka Päike, ühinevad vesinikutuumad kõrgel temperatuuril (mitu miljonit kraadi) ja kõrgel rõhul heeliumituumadeks (aatommass umbes 4,0). See ühinemine läbib mitu vaheastet. Saadav kahest prootonist ja kahest neutronist koosnev heeliumituum on pisut kergem kui neli prootonit kokku. Masside vahe läheb väljuva gammakiirguse arvele.

Sarnane tuumasüntees, kus kergemad aatomituumad ühinevad raskemateks, jõuab enamikus tähtedes välja süsinikutuumade moodustumiseni, suurema massiga tähtedes rauatuumadeni.

Eralduv energia jääb seejuures aina väiksemaks. Raua-aatomi tuum on kõige tihedamini kokku pakitud. Raskemate tuumade moodustumiseks vajaliku tuumasünteesi puhul energia enam ei vabane, vaid reaktsioon nõuab ise energiat. Tähed säilivad seni, kui tuumasünteesist energiat vabaneb. Kui sünteesimaterjal on otsas, siis täht kustub.

Rauast raskemad elemendid tekivad tähtedes nende eluaja lõpul. Aatomituumad võtavad vastu neutroneid, mis seejärel muutuvad prootoniteks. See toimub kas s-protsessis (väiksema massiga tähtedes) või r-protsessis (suurema massiga tähtedes supernoova staadiumis).

Eluaja lõpul kaotab täht suurel hulgal materjali (aeglaselt päikesetuulena või plahvatuslikult supernoovas). Nii satuvad tähes tekkinud elemendid tähtedevahelisse keskkonda. Seetõttu on nooremates tähesüsteemides juba algusest peale vähesel hulgal raskemaid elemente, mis võivad moodustada näiteks planeete, nagu meie päikesesüsteemis.

Vaata ka[muuda | redigeeri lähteteksti]

Viited[muuda | redigeeri lähteteksti]

Välislingid[muuda | redigeeri lähteteksti]