Химический элемент

Хими́ческий элеме́нт — совокупность атомов с одинаковым зарядом атомных ядер. Атомное ядро состоит из протонов, число которых равно атомному номеру элемента, и нейтронов, число которых может быть различным. Каждый химический элемент имеет своё латинское название и химический символ, состоящий из одной или пары латинских букв, регламентированные ИЮПАК и приводятся, в частности, в таблице Периодической системы элементов Менделеева.

Формой существования химических элементов в свободном виде являются простые вещества (одноэлементные). Необходимо различать химические элементы (абстрактные объекты, описываемые через свои характеристики) и соответствующие им материальные объекты — простые вещества (обладающие определёнными физико-химическими свойствами).

По состоянию на 2016 год известно 118 химических элементов. 94 из них встречаются в природе (некоторые лишь в микроколичествах), а остальные 24 искусственно синтезированы.

Источник: Википедия

Упоминания в литературе

Учитывая, что с момента выхода в свет книги Масару Эмото прошло 10 лет, я попыталась проанализировать высказывания известного японского учёного с позиций последних научных данных о количестве химических элементов, которые уже обнаружены или могут быть обнаружены в естественных природных условиях. Для начала стоит кратко вспомнить, что такое «химические элементы». Все окружающие нас объекты, живые и неживые тела природы на нашей планете имеют общую особенность: они состоят из множества мельчайших структурных частиц, называемых атомами химических элементов. В общепринятом понимании химические элементы – это лишь графическое отображение атомов – частиц, из которых складывается всё существующее во Вселенной. Это сложные маленькие структуры, совокупности всех изотопов атомов, объединенные общим названием. Можно также сказать, что химические элементы – это определенные виды атомов, характеризующиеся одинаковым зарядом ядра, составляющие основу для построения молекул, простых и сложных соединений, а следовательно, химических взаимодействий. Открытием и изучением химических элементов и их соединений занимается наука химия. Из истории этого вопроса известно, что к середине XIX в. в мире было известно 63 химических элемента. В 1869 г. Д. И. Менделеев представил русскому химическому обществу сообщение об открытии им закона периодичности химических элементов, а в 1871 г. уже придал своей периодической таблице вид, ставший классическим. Менделеев также смог предсказать существование 12 новых, неизвестных до этого элементов. Постепенно таблица Менделеева заполнялась всё новыми, открытыми наукой элементами. Также с середины XX столетия российскими учёными в г. Дубна, американскими – в г. Беркли и немецкими в Дармштадте почти одновременно и параллельно начали проводиться серьёзные системные аналитические исследования по синтезу трансурановых ядер – радиоактивных элементов, расположенных в периодической системе элементов Менделеева за ураном, то есть с атомным номером выше 92.

Валентина Францишко, Число 108 – космический таймер эволюции, или «Очи» Бога, 2018

Когда Ферми и его коллеги в своей лаборатории в Риме бомбардировали природный уран нейтронами, они пришли к выводу, что в результате захвата нейтрона атомом урана-238 образуется нестабильный изотоп урана-239. Затем вновь образовавшийся атом выделяет один (отрицательно заряженный) электрон и из химического элемента под номером 92 превращается в неизвестный в те времена элемент тяжелее урана, помещенный в таблице под номером 93. Для того чтобы доказать, что он действительно получил новый «трансурановый» элемент, Ферми провел серию химических реакций со всеми продуктами, полученными в результате его опыта, и к своему удовлетворению убедился в том, что хотя бы один из них по своим химическим свойствам отличается от остальных химических элементов, по крайней мере от всех существующих элементов тяжелее свинца. Как физик, он не видел смысла в сравнении свойств вновь полученного элемента с элементами, стоящими в периодической таблице ниже свинца. Ферми обосновал свой вывод тем, что полученный им новый элемент должен быть тяжелее имеющего самую большую массу из известных в то время химических элементов урана. Кроме того, он обосновал то, что в результате уже известного процесса радиоактивного распада атом урана не мог настолько уменьшиться в массе, чтобы занять в таблице место рядом со свинцом. Немецкий химик Ида Ноддак выступила против выводов Ферми: экспериментальным путем она доказала, что в результате бомбардировки нейтронами происходит деление ядра урана, а не его радиоактивный распад. Однако Ноддак отказалась от дальнейших исследований в этом направлении, поэтому ее предположение осталось незамеченным в мировой физике.

Дэвид Ирвинг, Ядерное оружие Третьего рейха. Немецкие физики на службе гитлеровской Германии

Однако на сегодняшний день существует интересная точка зрения, высказываемая В.М. Мухачевым, которая немного открывает тайну "живой" и "мертвой" воды. Дело в том, что атомы водорода и кислорода, входящие в состав воды, могут иметь разные массовые числа, отличаться по своим физико-химическим свойствам, но иметь одинаковый электрический заряд атомных ядер. Такие разновидности атомов одного и того же химического элемента называются изотопами. Изотопный состав определяет некоторые свойства воды: наличие изотопа водорода, именуемого дейтерием, делает ее "мертвой", а наличие протия – "живой".

Виктория Мерц, Лечение с помощью воды, 2008

Согласно модели Бора, в состав атома входят три вида частиц. С электронами мы уже знакомы. Две другие частицы, существенно превосходящие по размеру электрон, но по-прежнему настолько малые, что мы не можем увидеть их, называются протон и нейтрон. Они почти одинакового размера. Число протонов в атоме любого химического элемента постоянно и равно числу электронов. Оно называется атомным числом и является уникальным свойством химического элемента. Нет никаких промежутков в последовательности атомных чисел в знаменитой периодической таблице элементов[26]. Каждый номер в ряду соответствует одному и только одному химическому элементу. Элемент с атомным числом 1 – водород, 2 – гелий, 3 – литий, 4 – бериллий, 5 – бор, 6 – углерод, 7 – азот, 8 – кислород, и так далее.

Ричард Докинз, Самое грандиозное шоу на Земле: доказательства эволюции, 2009

Сравнив количество разных видов атомов в современной Вселенной, мы сразу увидим, что самые распространенные в ней после водорода и гелия элементы – кислород (Z=8), углерод (Z=6) и азот (Z=7). Это можно наглядно показать на графике, изображающем относительное обилие химических элементов в нашей галактике Млечный Путь (см. рис. 1.3). По горизонтальной оси там можно отложить атомный номер (Z), а по вертикальной – распространенность элементов, причем желательно в логарифмическом масштабе (попросту говоря, это означает, что каждая “ступенька” на вертикальной оси соответствует разнице не на единицу, а в 10 раз). На таком графике первым делом бросается в глаза уже известный нам факт: водорода и гелия в Галактике во много раз больше, чем всех остальных химических элементов вместе взятых. Эти два элемента – вне конкуренции. В области лития (Z=3), бериллия (Z=4) и бора (Z=5) наблюдается явный провал, потому что ядра этих атомов относительно неустойчивы: в системе ядерных реакций, происходящих в звездах, они легко синтезируются, но так же легко и распадаются. Ядро железа (Z=26), наоборот, исключительно устойчиво. Многие ядерные реакции, идущие в недрах звезд, на нем заканчиваются, поэтому железо дает на графике высокий пик. Но самые распространенные после водорода и гелия элементы в Млечном Пути, несомненно, кислород, углерод и азот, именно те, которые стали химическими “кирпичиками” жизни. Вряд ли это случайность.

Сергей Ястребов, От атомов к древу: Введение в современную науку о жизни, 2017

Здесь, таким образом, ясно выступает это соотношение между органическими и неорганическими комплексами, а равно и между одними неорганическими. И оно явилось результатом развития в системе расхождения. Было время, когда атмосфера заключала в себе и всю нынешнюю гидросферу, в виде водяного пара: температура земной коры измерялась сотнями градусов, и вода не могла быть капельно-жидкой. С понижением температуры «вода» и «воздух» разделились; а затем от них обособилась и «жизнь»; ведь, она по основному составу есть комбинация тех же химических элементов, какие образуют атмосферу и океаны: кислород, водород, азот, углерод, с прибавлением еще некоторых, имеющихся, в виде растворенных соединений, также и в морской воде. Сотнями миллионов лет, в ряду бесчисленных процессов подбора, развились дополнительные соотношения между разделившимися, но и сохраняющими связь гигантскими группировками элементов земной оболочки.

А. А. Богданов, Расхождение и схождение форм, 1922

Судя по представленным примерам, существенная молекула соответствует у Ламарка не только химическим элементам, таким как сера, металлы, но также камням, мелу, гипсу. В параграфе 30 (в оригинале ошибочно приведен как параграф 39) Ламарк недвусмысленно говорит, что существенная молекула образована из элементарных молекул, которые, сочетаясь в разных пропорциях, определяют природу (природные качества) первых. Опять же не следует соотносить элементарные молекулы с химическими элементами. Они у Ламарка исчисляются тысячами, тогда как писавший в его время Лавуазье говорил всего лишь о 23 химических элементах.

А. И. Шаталкин, «Философия зоологии» Жана Батиста Ламарка: взгляд из XXI века, 2009

Вода – одно из самых уникальных и загадочных веществ на Земле. Но природа его до сих пор еще не понята до конца. Долгое время воду считали простым, неделимым элементом. Лишь в 1766 году Г. Кавендиш (Англия) и затем в 1783 году А. Лавуазье (Франция) доказали, что вода – не простой химический элемент, а соединение кислорода и еще одного элемента в определенной пропорции. После этого открытия химический элемент, обозначаемый как Н, получил название «водород» (Hydrogen – от греч. hydro genes), что можно истолковать как «порождающий воду».

В. М. Рошаль, Магическая энергия воды, 2009

В зависимости от состава жидкости при переходе ее в твердое состояние кристаллиты-зерна имеют разный состав. В частности, могут состоять из простого вещества – химического элемента, например чистого золота. Если расплав состоит не из одного, а из двух или более компонентов, то в результате кристаллизации возможны следующие виды взаимодействия:

В. И. Куманин, Материалы для ювелирных изделий, 2012

Супруги Кюри не спешили дать имя новому элементу. Ведь черного налета на стекле было так мало, что его невозможно было даже взвесить, а одной радиоактивности для признания вещества новым элементом было недостаточно. Коллега и друг супругов Кюри французский химик Эжен Анатоль Демарсе, специалист в области спектрального анализа (в 1901 г. он открыл этим методом европий), исследовал спектр испускания черного налета и не обнаружил в нем новых линий, которые могли бы свидетельствовать о присутствии нового элемента. Спектральный анализ – один из самых чувствительных методов, значит, в налете это вещество содержалось в исключительно малых количествах. Поэтому в статье, опубликованной 18 июля 1898 г., супруги Кюри написали осторожно: «Мы думаем, что вещество, выделенное нами из урановой смолки, содержит не известный пока металл, являющийся по аналитическим свойствам аналогом висмута. Если существование нового металла будет подтверждено, мы предлагаем назвать его полонием, по родине одного из нас» (Polonia на латыни – Польша). Это единственный случай, когда еще не идентифицированный новый химический элемент уже имел название. Получить весомые количества полония долго не удавалось – его в урановой руде было слишком мало. Лишь в 1910 г. путем переработки больших количеств руды удалось получить образец, содержащий 0,1 мг полония. Но прославило супругов Кюри открытие не полония, а радия.

И. А. Леенсон, Занимательная химия для детей и взрослых, 2013

Таким образом, Жолио-Кюри обнаружили, что некоторые из подвергаемых анализу образцов алюминия и бора превратились в новые химические элементы. Более того, эти новые элементы были радиоактивными: алюминий, поглощая два протона и два нейтрона, превращался в радиоактивный фосфор, а бор – в радиоактивный изотоп азота. Поскольку эти неустойчивые радиоактивные элементы не были похожи ни на один из естественно образующихся радиоактивных элементов, было ясно, что они созданы искусственным путем.

Л. М. Мартьянова, Великие открытия и люди. 100 лауреатов Нобелевской премии XX века, 2013

К сожалению, кроме красноречивых фактов, свидетельствующих о том, что такая энергия существует, науке о ней почти ничего не известно. Выяснено лишь, что число химических элементов, входящих в состав организма (азот, кислород, углерод, сера, магний, железо и т. д.), в два раза больше числа космических форм энергии.

М. Ф. Гогулан, Почему мы болеем и как с этим бороться. Законы здоровья, 2013

Когда мы рассматриваем материалы, присущие этой сфере, нас поражает их огромное разнообразие, неисчислимые различия в составах окружающих нас минералов, растений, животных, которые все различаются по своим составным частям: жестким или мягким, прозрачным или непрозрачным, хрупким или гибким, горьким или сладким, приятным или неприятным, окрашенным или бесцветным. Из всего этого смешения выделяются три подразделения материи как основная классификация: материя твердая, жидкая и газообразная. Дальнейшее расследование показывает, что все эти твердые, жидкие и газообразные вещества образуются из комбинаций несравненно более простых тел, называемых химиками элементами, и что эти элементы могут существовать в твердом, жидком и газообразном состоянии, нисколько не изменяя при этом присущей им природы. Так, химический элемент кислород является составной частью дерева и, в комбинации с другими элементами, составляет твердое волокно дерева; он же, в соединении с другими элементами, встречается в соке дерева как жидкость и в то же время существует сам по себе как газ. Во всех трех состояниях это – все тот же кислород. Далее чистый кислород может быть переведен из газообразного в жидкое, а из жидкого в твердое состояние, оставаясь при этом тем же чистым кислородом, и то же самое относится и ко всем другим элементам.

Анни Безант, Древняя мудрость, 1892

Длительное время ученые воспринимали воду в качестве самостоятельного химического элемента. Только в конце XVIII века она была синтезирована англичанином Г. Кавендишем. Впоследствии его гипотезу о соединении водорода и кислорода подтвердил французский ученый А. Лавуазье.

Антонина Соколова, Магия воды, 2013

Изотопы – это разновидности одного и того же химического элемента. Их название (от греч. isos — одинаковый и topos – место) в дословном переводе означает «из одного места», иными словами – вещества, занимающие одно место в Периодической системе элементов Д.И. Менделеева.

Я. Л. Мархоцкий, Радиационная и экологическая безопасность атомной энергетики, 2009

Вы, конечно, слышали об атомах. Атомы – самые мельчайшие неделимые частички вещества. Например, самая маленькая крупинка золота, которая только возможна. Почему я для примера выбрал золото? Не только потому, что золото (как и все прочие химические элементы) родилось в недрах звезд, но и потому, что я очень люблю золото. А кто не любит? Кроме того, золото – простое химическое вещество, такие вещества называют химическими элементами. Химических элементов, то есть простых веществ в мире меньше сотни. Они все собраны в особую табличку, которая называется таблицей Менделеева. Золото и все прочие металлы, а также углерод, азот, кислород, фосфор, сера и др. – это примеры простых веществ, то есть химических элементов.

А. П. Никонов, Астрономия на пальцах. Для детей и родителей, которые хотят объяснять детям, 2017

Результаты воздействия на эту масляную субстанцию определенных химических элементов, используемых в производстве Жизненного Электричества (некоторые из них получаются из азотистых соединений водорода и т.д.), сходны с теми, которые можно наблюдать при непосредственном применении тепла или холода.

Н. Самохина, Учение Храма. Наставления Учителя Белого Братства. Часть 1, -1

В последнее время интерес к данному методу в реставрации значительно возрос, главным образом в связи с появлением компактных переносных универсальных приборов, способных анализировать любые образцы размером от 10 мкм и определять химические элементы практически с любым атомным номером. Такие анализаторы имеют высокое пространственное разрешение (как по поверхности, так и по глубине), а само исследование может проводиться без какой-либо предварительной пробоподготовки в режиме реального времени [12].

Коллектив авторов, Исследования в консервации культурного наследия. Выпуск 3, 2012

Объект неживой природы состоит из кластеров молекул определенной структуры, а молекулы состоят из атомов химических элементов. Вещество объекта неживой природы сохраняет своё состояние за счет химических связей атомов в молекулах и кластерах молекул. Последовательность информационного воздействия и изменения свойств вещества объекта можно представить в виде следующей схемы:

Г. В. Белов, Изменит ли Россию альтернативная наука, 2016

В блоке 1 интегрированы девять модулей, каждый из которых состоит из учебных элементов: М-1 «Строение атома» (УЭ-1 – УЭ-6); М-2 «Периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева» (УЭ-7 – УЭ-11); М-3 «Химическая связь» (УЭ-12 – УЭ-14); М-4 «Агрегатное состояние. Растворы» (УЭ-15 – УЭ-17); М-5 «Энергетика химических превращений» (УЭ-18 – УЭ-20); М-6 «Химическое равновесие» (УЭ-21 – УЭ-23); М-7 «Химическая кинетика» (УЭ-24 – УЭ26); М-8 «Гидролиз» (УЭ-27 – УЭ-32); М-9 «Окислительновосстановительные реакции» (УЭ-33 – УЭ-35).

Н. Ш. Мифтахова, Методология и методика адаптационного обучения химии на дуязычной основе в высшей школе, 2012

Еще одним возможным источником биогенных элементов считаются хвостатые космические странницы – кометы. Человечество обладает недостаточными знаниями об этих космических путешественницах. Немного погостив в Солнечной системе, они надолго покидают ее, уходя в Оортово облако. Биологи полагают: возникновение сложной материи может быть результатом чередований нагревания и охлаждения химических элементов, составляющих комету. Пролетая вблизи Солнца, комета сильно нагревается, а затем, уходя в космическое пространство, быстро охлаждается. Подобная смена температур может привести к построению полимеров – комплексных соединений. Предыдущие утверждения доказаны присутствием в комете множества органических веществ. Так, может быть, комета подарила нам радость жизни, рассеяв в Солнечной системе органику!

П. В. Денисова, Энциклопедия катастроф, 2013

Жизнь немыслима без источников энергии и необходимых строительных материалов (совокупности химических элементов и их соединений), и получение всего этого невозможно без обмена сигналами и обработки информации в живой системе. Конечно, живая клетка может просто ждать благоприятного стечения обстоятельств, полностью прекращая всякую жизнедеятельность до той поры, пока не поступит пробуждающий к активной деятельности сигнал. Это древнейшая примитивнейшая стратегия выживания, доставшаяся современной жизни от первых клеток, плавающих по воле судеб в водных растворах первичных океанов Земли, а может быть еще от клеток-предков, дрейфовавших по просторам Вселенной в метеоритах и кометах. Однако такая стратегия не оптимальна, активный поиск энергии и необходимых веществ повышают шансы на выживание и размножение. Наверняка примитивнейшие (детекторы-сенсоры) реснички, усики и жгутики одноклеточных организмов трансформировались в простенькие движители, помогающие клеткам перемещаться в водной среде, тем самым совместив функции сенсора и двигателя, а позже некоторые клетки избавили свои движители от сенсорной функции. Исходя из базовой мотивации самосохранения, жизнь отдает предпочтение активному поиску энергии и веществ, пусть даже примитивнейшим способом проб и ошибок, даже без сохранения результатов прошлых проб в резервуарах памяти. Главное, чтобы эти попытки не вели к слишком быстрому истощению энергоресурсов единичной жизни. Если энергоресурсы клетки дошли до опасно низкого уровня, клеточная жизнь возвращается к еще более примитивной и древней стратегии самосохранения – к замиранию до лучших времен. Известно, что голодающий человек начинает замерзать даже при оптимальной для обычных обстоятельств температуре. Это и есть реакция организма человека по типу древнейшей стратегии, организм начинает экономить энергию.

Владимир Коляда, Аз есмь. Поля Гермеса, 2017

В.П.Казначеев и Е.А.Спирин, соединяя два биогеохимических принципа В.И.Вернадского (принцип 1: биогенная миграция атомов химических элементов в биосфере всегда стремится к максимуму проявления; принцип 2: эволюция видов в геологическом времени, приводящая к устойчивым видам, направлена на возрастание биогенной миграции атомов в пределах биосферы) с двумя биофизическими законами функционирования биосистем Э.Бауэра (законы Вернадского – Бауэра), а также принцип Реди («все живое от живого»), формулируют «предположение о том, что единство организованности монолита живого вещества определяется и существованием целостного «биосферного генома»[52]. Предположение о существовании биосферного генома имеет своим следствие второе предположение, что «специфическую генетическую память отдельностей (форм) живого вещества следует рассматривать не как отдельные изолированные линии, а как компоненты целостности»[53]. Гипотеза генетической иерархии наследования в геологической эволюции Биосферы, верхний уровень которого эксплицируется биосферным геномом, полностью соответствует системогенетической картине мира, вытекающей из системогенетики, по А.И.Субетто.

А. И. Субетто, Ноосферная научная школа в России. Итоги и перспективы, 2012

В этих условиях с течением времени человек может столкнуться с нехваткой энергии и истечением запасов ископаемых химических элементов, необходимых для построения биомассы культурных растений и индустриальной продукции». Интересно отметить, что этот вывод сделан физиками.

А. П. Рыженков, Физика окружающей среды, 2018

Лечебные свойства минерала обусловлены его цветом и блеском. А что такое цвет и блеск? Эффекты поглощения и преломления света. Именно они в первую очередь определяют окраску минерала, а вовсе не химические элементы, входящие в состав камня. Разумеется, есть исключения. Например, бирюзе и малахиту зеленый цвет придает медь. А иногда цвет определяется ионизирующим излучением, которому подвергался минерал в процессе образования. В пределах одного вида нередко встречаются экземпляры разных цветов. Так, минерал корунд, который по своему химическому составу является окисью алюминия, имеет две разновидности: рубин (кроваво-красные экземпляры) и сапфир (синие). Цвет камня, воспринимаемый нашим органом зрения, зависит от того, какие лучи спектра при прохождении света сквозь минерал поглотились. Каждый камень поглощает лучи определенной длины волны. В результате из камня выходит световой луч, который был преломлен.

О. П. Панков, Лечение зрения при помощи камней и их светового спектра. Уникальные упражнения по методу профессора Олега Панкова, -1

Наша галактика входит в 5 % всех наблюдаемых спиральных галактик, остальные 95 % имеют эллиптическую или неправильную форму. В этих галактиках возникновение жизни крайне затруднено, в частности из-за малого количества тяжелых химических элементов и высокого уровня радиоактивного облучения.

Виктор де Касто, Pro темную материю, 2016

Явлением заинтересовались другие физики, которые и обнаружили, что соли урана испускают таинственные лучи, способные воздействовать на ядра других элементов. Это явление физики прежде всего попытались использовать для осуществления давней мечты алхимиков – превращения одного химического элемента в другой.

А. Ю. Низовский, Величайшие рукотворные чудеса, 2006

В первый миллиард лет Вселенная продолжала расширяться и остывать, а вещество силой гравитации стягивалось в массивные конгломераты, которые мы зовем галактиками. Их сформировалось почти сто миллиардов, в каждой – сотни миллиардов звезд, в ядрах которых шел термоядерный синтез. Эти звезды, масса которых была примерно в десять раз больше массы Солнца, создавали в своих недрах давление и температуру, при которых вырабатываются десятки химических элементов тяжелее водорода, в том числе и те, из которых состоят планеты и всевозможная жизнь на них, если она есть.

Н. Д. Тайсон, Астрофизика с космической скоростью, или Великие тайны Вселенной для тех, кому некогда, 2017

Именно на этом этапе в игру вступил Георгий Гамов. Гамов познакомился с моделью нестационарной Вселенной еще на студенческой скамье, когда учился у Фридмана. По окончании Ленинградского университета он посвятил себя ядерной физике и выполнил несколько классических работ, в частности построил теорию альфа-распада и предложил капельную модель ядра. Впоследствии он эмигрировал и в своих исследованиях полностью переключился на астрофизику. Основываясь на работах Леметра, Гамов начал поиск решения проблемы возникновения в Большом взрыве окружающих нас химических элементов.

О. О. Фейгин, Взрыв мироздания, 2016