关于化学元素介绍

[拼音]：huaxue yuansu

[外文]：chemical elements

具有相同的核电荷数（质子数）的同一类原子的总称。例如，氧元素就是所有的核电荷数为8的氧原子的总称。化学元素能够互相化合，形成复杂的物质，称为化合物。化合物的数目几乎是无限的，因此，在自然界里，物质的种类虽然非常多，但组成这些物质的化学元素并不多。到1987年为止，已经确认的化学元素共有 109种（见彩图）。

其中，常温下是气体的有11种，它们是氢、氟、氯、氧、氮、氦、氖、氩、氪、氙、氡；两种是液体，它们是汞和溴；其他都是固体。在这些化学元素中，有28种是放射性元素，其中，8种是天然放射性元素；20种是自然界极少存在或完全没有的，是用核反应制取的人工放射性元素。

从古至今，哲学家和科学家一直在探讨物质是由什么组成的。最古老的希腊哲学家认为所有的物质都是由一种元素组成的，泰勒斯认为这种元素是水；赫拉克利特认为是火；阿那克西米尼则认为是空气。后来，恩培多克勒认为所有的物质都是由四种元素组成的，它们是空气、土、火、水。亚里士多德赞成恩培多克勒的观点，并加以发展，他在《发生和消灭》一书中论证物质组成时说：以四种最原始的性质──热、冷、干、湿──为基础，把它们成对地组合起来，就构成了这四种元素。例如，空气具有热和湿的性质；土具有冷和干的性质；火具有干和热的性质；水具有湿和冷的性质。因此，由这四种元素构成的万物，就具有由这四种基本性质组合起来的各种各样的性质。这种观点称为四元素说。上述观念在哲学界统治了两千年左右。

中世纪末，科学家做了许多化学实验。他们发现，很多物质的性质难以用干、冷、湿、热这四种性质来说明。于是，他们又用硫表示可燃性；盐表示不可燃性；汞表示液体的挥发性。因此，又有了三元素(或称三要素)说，认为物质是由硫、汞、盐三种基本元素构成的。

1661年，英国化学家R.玻意耳在《怀疑派化学家》一书中指出，不论是四元素说，或是三元素说中所提出的元素，都不是真正的化学元素。他在书中第一次为化学元素下了科学的定义：“它们应当是某种不由任何其他物质所构成的或是互相构成的、原始的和最简单的物质”。“应该是一些具有确定性质的、实在的、可觉察到的实物，用一般化学方法不能再分解为更简单的某些实物”。这一定义为化学家研究物质的组成指明了方向。

1789年，法国化学家A.-L.拉瓦锡根据玻意耳的定义，提出了第一张化学元素表。

在当时的实验条件下，镁氧、硅石、石灰、钡土、矾土都是十分稳定的、不能被分解的物质，因此拉瓦锡把它们看作化学元素。直到1808年，英国化学家H.戴维用电解法制得了金属镁、钙、锶、钡，石灰等才不再被看成是化学元素。

1803年，英国化学家J.道尔顿提出了原子学说。他指出，化学元素是由原子组成的，因此，又出现了化学元素的新定义:“同种的原子称为元素”。20世纪初，科学家发现，原子核是由质子和中子组成的，他们还发现了同位素，并认识到同种元素的原子核里所含的核电荷数（质子数）相同，但中子数可以不同。同一种元素可以存在着原子质量不同的几种同位素，决定元素化学性质的主要因素是核外电子数和核电荷数。于是，又出现了现代化学元素定义：化学元素是具有相同的核电荷数（质子数）的同一类原子的总称，这一定义阐明了化学元素的本质。

当今，大多数科学家能够接受的元素起源的假设是：质子聚变和中子俘获是宇宙中形成化学元素的两个主要过程。这种假设认为，宇宙中所有化学元素都起源于氢，它在非常高的温度下，发生聚变反应，形成较重的原子核，首先是氦，其次是轻元素（锂、硼、铍等），这一过程是质子聚变。

氦原子轰击轻元素的原子，就会产生中子，这些中子被元素的原子核俘获，形成较重的元素，从碳、氮、铁一直到原子序数为82和83的铅和铋，这一过程是中子俘获过程。直到今天，这两种产生元素的过程仍在恒星内部继续进行。

只有少数的化学元素是以游离状态存在于地壳中，例如氧、氮、氦、氖、氩、氪、氙、氡、硫、铜、银、金、铂。大多数化学元素都是以化合物状态（氧化物、硫化物、含氧酸盐）存在。地壳中含量最丰富的化学元素是氧，其次是硅（见元素丰度）。

对太阳和行星的光谱分析和对陨石的组分分析所得的结果说明，宇宙中含量最多的元素是氢，占99％左右，其次是氦，还有碳、氧、镁、硅、硫、氩、钒、铬、锰、铁、钴、镍、锂、铍、硼等。原子序数为偶数的化学元素比原子序数为奇数的相邻元素的含量更高些。

大约99％以上的生物体是由10种含量较多的化学元素构成的，它们是氧、碳、氢、氮、钙、磷、氯、硫、钾、钠；镁、铁、锰、铜、锌、硼、钼的含量较少；硅、铝、镍、镓、氟、钽、锶、硒的含量非常少，被称为微量元素。

化学元素构成了物质世界，除了它们本身具有重要的用途（例如金属可作结构材料、保护层等）外，由碳以外的元素组成的无机化合物，为工业生产提供了硫酸、盐酸、硝酸、氢氧化钠、碳酸钠等基本原料，可生产玻璃、陶瓷、水泥、肥料等产品。由碳为主要组分构成的有机化合物的数目更多，由它们可生产石油、橡胶、燃料、药物、食品以及三大合成材料──塑料、合成纤维、合成橡胶──等与生产和人民生活密切相关的产品。