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化学元素中最轻的两个元素分别是氢和氦,它们都是在宇宙形成的前20分钟由太初核合成所产生的[40],一开始氢和氦的质量比率为3:1(原子数比例则为12:1)[41][42],该过程也产生了极微量的锂及铍。至于几乎其他所有自然存在的元素都是经由各种自然核合成过程所产生的[43]。地球上有少量原子是由核生成反应产生,或是由宇宙生成反应(例如宇宙射线散裂)所产生。除此之外,天然原子的来源还包括放射性原子的衰变产物,放射性原子经过各种衰变过程,例如α衰变、β衰变、自发裂变、簇衰变等,能够产生各种稳定性不一的原子和亚原子粒子。
主条目:地球的地壳元素丰度列表
蕴藏量即是地球中,每种元素所蕴含的量,原子序数小于95(镅)的所有元素都可在自然界中发现其存在,其中具有稳定且较大储量的最重元素为92号的铀。
若依质量来排序现时地壳中含量最丰富的元素,前八个分别是氧(46.6%)、硅(27.7%)、铝(8.1%)、铁(5.0%)、钙(3.6%)、钠(2.8%)、钾(2.6%)、镁(2.1%)[44]。
若考虑包括地幔及地核的整个地球,含量最丰富的元素,前八个分别是铁(32.1%)、氧(30.1%)、硅(15.1%)、镁(13.9%)、硫(2.9%)、镍(1.8%)、钙(1.5%)及铝(1.4%)[45]。
化学元素的概念基本上是指无法再进一步分解的物质(严格来说,是用化学反应无法再进一步分解的物质),在历史上分为三个不同阶段的定义:早期的定义(类似古希腊时的定义)、化学上的定义及原子的定义。
主条目:经典元素
“元素”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《蒂迈欧篇》 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)、正六面体(土)及正十二面体(宇宙)。[46]
除此之外,希腊哲学家恩培多克勒在其著作《论自然》(On Nature)中,使用了“根”(希腊文: ῥιζὤματα)一词。亚里士多德在《论天》等著作中构想出五元素说,在柏拉图的四种元素中再加上以太(精质),亚里士多德对“元素”的正式定义见于《形而上学》[47]:
“ | 元素的意思是指一种内在于事物,而事物最初由之构成,且不能被分解为其他类的东西,例如声音的元素,就是构成了声音,而声音最终分解成它们,它们自身却不能分解为其他类的声音。如果可分的话,只能分为同类的部分,例如,水的部分还是水,音节的部分就不是同一音节了。人们所说的物体的元素也是这样,物体最终要分解为这些元素,而这些元素却不分散为其他的类。 | ” |
建基于以上的理论,在公元790年,阿拉伯化学家贾比尔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。[48]到中世纪时,瑞士医生及炼金术士帕拉塞尔苏斯提出了三元素理论:硫使物质有可燃性,水银使物质有挥发性和稳定性,而物质使金属有固体性。
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经典元素。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序,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。
参见:化学元素发现年表
有十种物质,人类在史前时代就已熟悉,后来确认是元素:分别是碳、铜、金、铁、铅、汞、银、硫、锡及锌。在公元1500年前又发现了其他元素的物质,分别是砷、锑及铋。在1750年之前又发现硫、钴及铂。
大部分存在在自然界的元素在1900年都已发现,包括:
在1900年之后发现的元素有:
第一个超铀元素(原子序大于92的元素)镎是在1940年发现。到2016年1月份为止,国际纯化学和应用化学联合会已经认可了118种元素的发现。112号元素的发现是在2009年认可的,建议取名为鿔(copernicium),元素符号Cn[49],名称及符号是在2010年2月19日由IUPAC所认可[50]。目前已合成的最重的元素应该是118号元素Og,在2006年10月9日在俄罗斯杜布纳杜布纳联合原子核研究所的核反应器中制备[17]。117号元素Ts是目前最晚发现的元素,在2009年发现[51]。IUPAC已在2011年6月正式认可了𫓧及𫟷二个元素,原子序分别是114及116,并且在2012年5月认可其名称[52]。IUPAC在2015年12月认可了第113、115、117及118号元素[53],在2016年6月8日宣布其预计要使用的名称,这些元素名称分别是nihonium(113, Nh)、moscovium(115, Mc)、tennessine(117, Ts)及oganesson(118, Og),名称在2016年11月28日正式获得认可。[54] [55]。
2017年1月15日,中华人民共和国全国科学技术名词审定委员会联合国家语言文字工作委员会组织化学、物理学、语言学界专家召开了113号、115号、117号、118号元素中文定名会。5月9日,中国科学院、国家语言文字工作委员会、全国科学技术名词审定委员会在北京联合召开发布会,向社会发布113号、115号、117号、118号元素中文名称分别为鿭、镆、鿬、鿫。[56][57]
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