عنصر شیمیایی

عنصر شیمیایی در علم شیمی به ماده ای خالص گفته می شود که اتم های سازنده آن از تعداد پروتون های برابری در هستهٔ خود برخوردار باشند. [ ۱] این عدد ( تعداد پروتون ها ) که با نماد Z نشان داده می شود، عدد اتمی آن عنصر نام دارد. همهٔ اتم هایی که دارای تعداد پروتون های برابر ( عدد اتمی برابر ) باشند، ویژگی های شیمیایی یکسانی دارند. اما اتم های یک عنصر می توانند دارای تعداد متفاوتی ( نوترون ) باشند که ( ایزوتوپ ) های آن عنصر نامیده می شوند. گاهی نیز برای سادگی، به عنصر شیمیایی صرفاً عنصر گفته می شود. ویژگی های شیمیایی اتم های یک عنصر که توسط ساختار الکترونی آن ها تعیین می شود که آن نیز به تعداد پروتون های هسته آن اتم وابسته است. در بیان کلی مفهوم عنصر به ویژگی یک اتم گفته می شود که آن را از سایر ویژگی هایی که اتم های دیگر دارند متمایز می کند. منظور از ویژگی در حالت کلی به تعداد پروتون های یک اتم در هستهٔ خود گفته می شود که ویژگی آن را شکل می دهد این همان ویژگی است که به طور مثال اتم مس را از طلا متمایز می کند. تمام عناصر شیمیایی از باریون ساخته شده اند. با این وجود کیهان شناسان بر این باورند که باریون تنها ۱۵٪ مواد قابل مشاهده در کیهان را تشکیل می دهند؛ بنابراین باقی ماندهٔ مواد موجود در کیهان، مادهٔ تاریک است که ماهیت آن شناخته شده نیست ولی از عناصری که ما می شناسیم تشکیل نشده است. [ ۲] از بین تمام عناصر دو عنصر هیدروژن و هلیم که در بدو مه بانگ ( بیگ بنگ ) تشکیل شده اند، فراوان ترین عناصر موجود در کائنات هستند.
عناصر شیمیایی می توانند در هنگام واکنش شیمیایی با یکدیگر ترکیب شده و تعداد بیشماری مادهٔ شیمیایی به وجود آورند؛ مثلاً آب نتیجهٔ واکنش عنصرهای هیدروژن و اکسیژن است. در این حالت، دو اتم هیدروژن و یک اتم اکسیژن به هم متصل می شوند و مولکولی با فرمول شیمیایی H2O می سازند. همین دو عنصر در شرایط متفاوت می توانند مادهٔ دیگری را به نام هیدروژن پراکسید ( آب اکسیژنه ) بسازند که دارای مولکول های H2O2 است. به همین شکل، همه ترکیب های شیمیایی می توانند به عناصر سازنده خود تجزیه شوند. به عنوان مثال می توان آب را به کمک برق کافت به عناصر هیدروژن و اکسیژن تبدیل کرد.
یک مادهٔ خالص که تنها از اتم های یک عنصر تشکیل شده باشد، «مادهٔ ساده» نامیده می شود. چنین ماده ای را نمی توان به ماده دیگری تجزیه کرد. از این دیدگاه، مادهٔ ساده در برابر مادهٔ مرکب قرار می گیرد. به عنوان مثال، اکسیژن یک عنصر است. اما ماده ای را که ما در طبیعت به عنوان گاز اکسیژن شناخته ایم، در حقیقت یک ماده ساده دو اتمی از این عنصر است که «دی اکسیژن» یا «اکسیژن مولکولی» ( O2 ) نامیده می شود. اوزون شکل دیگری از عنصر اکسیژن است که در طبیعت با فرمول ( O3 ) یافت می شود. رابطه بین دی اکسیژن و اوزون رابطه ای است که به آن دگرشکلی ( آلوتروپی ) می گویند. به زبان دیگر، دی اکسیژن و اوزون، دگرشکل های عنصر اکسیژن هستند. الماس و گرافیت نیز دو آلوتروپ برای عنصر کربن هستند. عناصر دیگر مانند گوگرد و فسفر هم دارای آلوتروپ های شناخته شدهٔ پرکاربردی هستند. از بین عناصر شناخته شده تعداد کمی به صورت ساده یا خالص در طبیعت یافت می شوند که از بین آن ها می توان به مس، طلا، نقره، کربن و گوگرد اشاره کرد. به جز چند عنصر بقیه عناصر از جمله گازهای نجیب ( گازهای بی اثر ) و فلزات نجیب معمولاً به صورت ترکیب یافته بر روی زمین کشف می شوند و نه به صورت خالص.