化学元素

  化学元素,指自然界中一百多种基本的金属和非金属物质,它们只由一种原子组成,其原子中的每一核子具有同样数量的质子,用一般的化学方法不能使之分解,并且能构成一切物质。 一些常见元素的例子有氢,氮和碳。到2007年为止,总共有118种元素被发现,其中94种是存在于地球上。拥有原子序数大于83(即铋之后的元素)都是不稳定,并会进行放射衰变。 第43和第61种元素(即锝和钷)没有稳定的同位素,会进行衰变。可是,即使是原子序数高达94,没有稳定原子核的元素都一样能在自然中找到,这就是铀和钍的自然衰变。
  所有化学物质都包含元素,即任何物质都包含元素,随着人工的核反应,更多的新元素将会被发现出来。
  1923年,国际原子量委员会作出决定:化学元素是根据原子核电荷的多少对原子进行分类的一种方法,把核电荷数相同的一类原子称为一种元素。

元素命名与发现

  “元素”(拉丁文:stoicheia)一词在公元前360年被希腊哲学家柏拉图首先使用,在他的语录 Timaeus中,讨论了一些有机和无机的物质,这可算是最早期的化学著作。 柏拉图假设了一些细微的物质有一些特别的几何结构: 正四面体(火), 正八面体 (风),正二十面体 (水),及正六面体(地)。  除此之外,希腊哲学家恩培多克勒(Empedocles)在其著作四元素说中,也使用了"元素"一词。在公元前350年,亚里斯多德构想出五元素说,在柏拉图的四种元素中再加上空(正十二面体),他将元素定义为:
  “ one of those bodies into which other bodies can be decomposed and which itself is not capable of being divided into other. ”              —Partington, J.R.. A Short History of Chemistry. New York: Dover Publications, Inc.. 1937. ISBN 0486659771.    建基于以上的理论,在公元790年,阿拉伯化学家贾比尔(Jabir ibn-Hayyan (Geber)) 假设出金属由两种元素组成:硫,作为"火石",用以解释其可燃性,和水银,用以解释理想中的金属性质。.总括而言,这逐步形成了三个原理:硫使金属有可燃性,水银使金属有挥发性和稳定性,而盐使金属有固体性。
  1661年,爱尔兰自然哲学家罗伯特·波义耳发现不止以往古人认为只有四个古典元素。1789年出现了第一个现代化的化学元素列表,其中包含33个元素,并有元素的基本资料。1818年,已发现元素增加至四十多种。门捷列夫于1869年发表的元素周期表中,有66种元素。
  直到20世纪初,元素被定义为不能被分解成更简单的物质。换句话说,一种化学元素不能转化成其他化学元素。1913年,亨利·莫塞莱 发现原子中的核电荷是原子的原子数,介定了目前原子的基础定义。1919年,有72个已知的元素。1955年,为了纪念门捷列夫,于是把第101种发现的元素命名为钔。现今,共发现了118种元素,参见元素周期表

元素命名法

·中文命名法

  古中国对部分元素有特别名称,如铁、金等早已被命名。1850年代开始,西方化学传入中国,中国人开始对其他元素命名。清末时,中国有至少两套元素命名方法,分别是同文馆和徐寿提出。 辛亥革命后,中国开始着手统一和改革元素名称,如21号元素由鉰改为钪。1949年后,海峡两岸对元素的命名有些不同,如95号元素,中国大陆命名为镅,台湾命名为鋂。

·欧洲命名法

  以欧洲命名法命名的元素主要有以下几个命名方法:
  来源于地名:镅和锎  来源于人名:锔和锿  来源于星体:铀和镎

元素符号

  每一种元素都有它的名称及元素符号,产生元素符号的原因有很多,其中是方便表示元素及方便用于化学算式。详见》》元素符号

地球中元素蕴藏量

以下表格中【1】、【2】、【3】、【4】、【5】代表5种不同数据来源:
  【1】. Elements, Terrestrial Abundance. www.daviddarling.info [2007-04-14].   【2】. Barbalace, Kenneth. Periodic Table of Elements. Environmental Chemistry.com [2007-04-14].   【3】.Abundance in Earth's Crust. WebElements.com [2007-04-14].   【4】.List of Periodic Table Elements Sorted by Abundance in Earth's crust. Israel Science and Technology Homepage [2007-04-15].   【5】. It's Elemental - The Periodic Table of Elements. Jefferson Lab [2007-04-14].
 
元素
化学符号
【1】
【2】
【3】
【4】
【5】
年产量
O
46.60%
47.40%
46%
46.71%
46.1%
100,000,000
Si
27.72%
27.71%
27%
27.69%
28.2%
3,880,000
Al
8.13%
8.20%
8.2%
8.07%
8.23%
15,000,000
Fe
5.00%
4.10%
6.3%
5.05%
5.63%
716,000,000
Ca
3.63%
4.10%
5.0%
3.65%
4.15%
112,000,000 (CaO)
Na
2.83%
2.30%
2.30%
2.75%
2.36%
200,000
K
2.59%
2.10%
1.50%
2.58%
2.09%
200
Mg
2.09%
2.30%
2.90%
2.08%
2.33%
350,000
Ti
0.44%
0.56%
0.66%
0.62%
0.56%
99,000
H
0.14%
N/A
0.15%
0.14%
0.14%
 
P
0.12%
1000 ppm
1000 ppm
1300 ppm
1050 ppm
153,000,000
Mn
0.10%
950 ppm
1100 ppm
900 ppm
950 ppm
6,220,000
F
0.08%
950 ppm
540 ppm
290 ppm
585 ppm
 
Ba
 
500 ppm
340 ppm
500 ppm
425 ppm
6,000,000
C
0.03%
480 ppm
(0.048%)
1800 ppm
(0.18%)
940 ppm
200 ppm
(0.020%)
8,600,000,000
Sr
 
370 ppm
360 ppm
 
370 ppm
137,000
S
0.05%
260 ppm
420 ppm
520 ppm
350 ppm
54,000,000
Zr
 
190 ppm
130 ppm
250 ppm
165 ppm
7,000
W
 
160.6 ppm
190 ppm
 
1.25 ppm (?)
45,100
V
0.01%
160 ppm
190 ppm
 
120 ppm
7,000
Cl
0.05%
130 ppm
170 ppm
450 ppm
145 ppm
 
Cr
0.01%
100 ppm
140 ppm
350 ppm
102 ppm
4,000,000
Rb
0.03%
90 ppm
60 ppm
 
90 ppm
只作研究用途
Ni
 
80 ppm
90 ppm
190 ppm
84 ppm
1,300,000
Zn
痕量
75 ppm
79 ppm
 
70 ppm
5,020,000
Cu
0.01%
50 ppm
68 ppm
 
60 ppm
6,450,000
Ce
 
68 ppm
60 ppm
 
66.5 ppm
24,000
Nd
 
38 ppm
33 ppm
 
41.5 ppm
7,300
La
 
32 ppm
34 ppm
 
39 ppm
12,500
Y
 
30 ppm
29 ppm
 
33 ppm
400
N
0.005%
25 ppm
20 ppm
 
19 ppm
44,000,000
Co
痕量
20 ppm
30 ppm
 
25 ppm
17,000
Li
 
20 ppm
17 ppm
 
20 ppm
39,000
Nb
 
20 ppm
17 ppm
 
20 ppm
15,000
Ga
 
18 ppm
19 ppm
 
19 ppm
30
Sc
 
16 ppm
26 ppm
 
22 ppm
0.50
Pb
 
14 ppm
10 ppm
 
14 ppm
2,800,000
Sm
 
7.9 ppm
6 ppm
 
7,05 ppm
700
Th
 
12 ppm
6 ppm
 
9.6 ppm
31,000
Pr
 
9.5 ppm
8.7 ppm
 
9.2 ppm
2400
B
痕量
950 ppm (?)
8.7 ppm
 
10 ppm
1,000,000
Gd
 
7.7 ppm
5.2 ppm
 
6.2 ppm
400
Dy
 
6 ppm
6.2 ppm
 
5.2 ppm
100
Hf
 
5.3 ppm
3.3 ppm
 
3.0 ppm
50
Er
 
3.8 ppm
3.0 ppm
 
3.5 ppm
500
Yb
 
3.3 ppm
2.8 ppm
 
3.2 ppm
50
Cs
 
3 ppm
1.9 ppm
 
3 ppm
20
Be
 
2.6 ppm
1.9 ppm
 
2.8 ppm
364
Sn
痕量
2.2 ppm
2.2 ppm
 
2.3 ppm
165,000
Eu
 
2.1 ppm
1.8 ppm
 
2.0 ppm
400
U
 
1.8 ppm
 
2.7 ppm
 
Ta
 
2 ppm
1.7 ppm
 
2.0 ppm
840
Ge
 
1.8 ppm
1.4 ppm
 
1.5 ppm
80
Mo
痕量
1.5 ppm
1.1 ppm
 
1.2 ppm
80,000
As
 
1.5 ppm
2.1 ppm
 
1.8 ppm
47,000
Ho
 
1.4 ppm
1.2 ppm
 
1.3 ppm
10
Tb
 
1.1 ppm
0.94 ppm
 
1.2 ppm
10
Tm
 
0.48 ppm
0.45 ppm
 
0.52 ppm
50
Br
 
0.37 ppm
3 ppm
 
2.4 ppm
330,000
Tl
 
0.6 ppm
0.530 ppm
 
0.850 ppm
30
Sb
 
0.2 ppm
0.2 ppm
 
0.2 ppm
53,000
I
痕量
0.14 ppm
0.490 ppm
 
0.450 ppm
12,000
Cd
 
0.11 ppm
0.15 ppm
 
0.15 ppm
13,900
Ag
 
0.070 ppm
0.080 ppm
 
0.075 ppm
9950
Hg
 
0.05 ppm
0.067 ppm
 
0.085 ppm
8400
Se
痕量
0.05 ppm
0.05 ppm
 
0.05 ppm
600
In
 
0.049 ppm
0.160 ppm
 
0.250 ppm
75
Bi
 
0.048 ppm
0.025 ppm
 
0.0085 ppm
6000
Te
 
0.005 ppm
0.001 ppm
 
0.001 ppm
215
Pt
 
0.003 ppm
0.037 ppm
 
0.005 ppm
30
Au
 
0.0011 ppm
0.0031 ppm
 
0.004 ppm
1,400
Ru
 
0.001 ppm
0.001 ppm
 
0.001 ppm
0.12
Pd
 
0.0006 ppm
0.0063 ppm
 
0.015 ppm
24
Re
 
0.0004 ppm
0.0026 ppm
 
0.0007 ppm
4.5
Rh
 
0.0002 ppm
0.0007 ppm
 
0.001 ppm
3
Os
 
0.0001 ppm
0.0018 ppm
 
0.0015 ppm
0.06
Ir
 
0.0000003 ppm
0.0004 ppm
 
0.001 ppm
3