عنصر ماده ای است که با اعمال گرما یا نور یا هرگونه روش شیمیایی، نمی توان آن را به دو یا چند ماده ساده تر تجزیه کرد. به عنوان مثال، با ذوب شدن قطعه ای از عنصر طلا، در حالی که طلا ذوب می شود همچنان به عنوان عنصر طلا باقی می ماند و دچار هیچ تغییری نمی شود.

عناصر مختلف از یک نوع اتم منفرد تشکیل شده اند، یعنی تک اتمی هستند و به عنوان اجزای سازنده ماده در نظر گرفته می شوند. در مجموع تا کنون ۱۱۸ عنصر کشف شده است که ۹۴ عنصر از این تعداد در طبیعت وجود دارد و ۲۴ عنصر باقی مانده به صورت ساختگی تهیه شده است.

عناصر با تعداد پروتون هایی که دارند تعریف می شوند. اتم های یک عنصر همگی تعداد پروتون های یکسانی دارند اما می توانند تعداد الکترون ها و نوترون های متفاوتی داشته باشند. تغییر نسبت الکترون ها به پروتون ها باعث ایجاد یون می شود در حالی که تغییر در تعداد نوترون ها ایزوتوپ ها را تشکیل می دهد.

همه عناصر دارای ایزوتوپ خاصی هستند. به عنوان مثال رایج ترین ایزوتوپ هیدروژن نوترون ندارد اما ایزوتوپ ها با ۱ نوترون (به نام دوتریوم) و ۲ نوترون (به نام تریتیوم) وجود دارند. رایج ‌ترین ایزوتوپ کربن که به‌ طور طبیعی وجود دارد دارای ۶ نوترون در هسته است اما ایزوتوپ دیگر کمتر رایج دارای ۸ نوترون است.

ویژگی های عنصر

عناصر گاهی  اوقات با هم ترکیب می شوند و عناصر دیگری با اعداد اتمی بزرگ تر را تشکیل می دهند. به این فرآیند همجوشی اتمی یا همجوشی هسته ای می گویند. رایج ترین فرآیند همجوشی هسته ای شامل تبدیل هیدروژن به هلیوم است. این فرآیند بیشتر در هسته خورشید و سایر ستارگان رخ می دهد. در طبیعت، عناصری با اعداد اتمی از ۱ تا ۹۲ یافت می شوند. هیدروژن، فراوان ترین عنصر در جهان، دارای عدد اتمی ۱ است. هلیم، دومین عنصر فراوان در جهان، دارای عدد اتمی ۲ است. عناصر آشنای دیگر شامل کربن، نیتروژن، اکسیژن و آهن است.

عناصر می توانند در هر سه حالت در ماده، یعنی حالت جامد، مایع یا گاز وجود داشته باشند. عناصر با استفاده از نمادها و فرمول های شیمیایی خاص شناسایی می شوند. عناصر همگن ویژگی خود را حفظ می کنند. به عنوان مثال، یک تکه طلا تنها از اتم های طلا تشکیل شده است. اتم، کوچکترین عنصر تشکیل دهنده واحد است. اتم ها خواص عناصر را دیکته می کنند. عناصر همچنین دارای نقطه ذوب و جوش معینی هستند.

متداول ترین عناصر موجود در موجودات زنده عبارتند از کربن، هیدروژن، اکسیژن و نیتروژن. در بدن انسان فراوان ترین عناصر بر حسب جرم عبارتند از: اکسیژن (۶۵%)، کربن (۱۸.۵%)، هیدروژن (۹.۵%)، نیتروژن (۳.۲%)، کلسیم (۱.۵%) و فسفر (۱%). این عناصر ۹۹ درصد از جرم بدن انسان را تشکیل می دهند. ۰.۸۵٪ از عناصر دیگری مانند پتاسیم (۰.۴٪)، گوگرد (۰.۳٪)، سدیم (۰.۲٪)، کلر (۰.۲٪) و منیزیم (۰.۱٪) تشکیل شده است.

انواع عناصر

عناصر به هر سه شکل، فلزات، غیرفلزها و متالوئیدها در جهان وجود دارند. دسته بندی عناصر عبارتند از:

فلزات

بیشتر عناصر جدول تناوبی، فلزات هستند. این عناصر کاتیون ها را تشکیل می دهند، یعنی یون های مثبت و حاوی پیوندهای فلزی هستند. دسته عناصر فلزات از فلزات قلیایی، لانتانیدها و همچنین فلزات واسطه تشکیل شده‌ است. فلزات مواد سفت و سخت با بدنه ای براق هستند و به عنوان رسانای خوب گرما و الکتریسیته عمل می کنند. به عنوان مثال، فلز به عنوان رسانای خوب الکتریسیته در نظر گرفته می شود.

فلزات قابلیت چکش خواری بالایی دارند و به راحتی به شکل ورق و سیم تبدیل می شود. بنابراین فلزات هم چکش خوار و هم شکل پذیر هستند. فلزات معمولا جامدات کریستالی هستند. این عناصر واکنش شیمیایی بالایی از خود نشان می دهند. فلزات تمایل دارند به راحتی الکترون از دست بدهند. آنها به راحتی شبکه ای از یون های مثبت را تشکیل می دهند که در مجموع توسط ابری از الکترون ها احاطه شده اند. یک فلز همچنین ممکن است یک عنصر شیمیایی نیز باشد.

ویژگی های فلزات

فلزات دارای ویژگی های مخصوص به خود هستند. این ویژگی ها عبارتند از:

• درخشش فلزی
• چکش خوار بودن
• نشکن، به جز فلز روی که یک استثنا است
• رسانای خوب گرما و الکتریسیته
• اکثرا تک اتمی هستند، یعنی حاوی یک نوع اتم هستند
• چگالی کم و نقطه ذوب پایین
• هنگامی که با جسم سخت دیگری برخورد می کند، صدایی عمیق یا زنگ دار ایجاد می کنند.

کاربردهای عناصر فلزی

• کشاورزی: ​​ کار کاشت ، ساخت تراکتور
• ساخت و ساز مانند میخ، تیر آهن
• حمل و نقل: ساخت قطعات قطار، کامیون، اتومبیل
• کامپیوتر و دستگاه های الکترونیکی: ساخت تلویزیون، رادیو و ماشین حساب
• لوازم خانگی: ساخت جاروبرقی، پمپ و آبگرمکن

غیر فلزات

غیر فلزات دارای ویژگی های متفاوتی با فلزات هستند. غیر فلزات ظاهری مات، رنگی یا بی رنگ دارند. غیر فلزات عموما شکننده هستند و خاصیت چکش خواری و شکل پذیری ندارند. آنها معمولا فاقد تمام ویژگی های فلزات هستند. در دمای اتاق، بیشتر غیر فلزات ماهیت گازی دارند. برخی از آنها ممکن است جامد باشند. یکی از غیر فلزات، برم است که در دمای اتاق مایع است. اکثر غیر فلزات به جز ید ظاهری کدر دارند. غیر فلزات خاصی وجود دارند که می توانند به اشکال مختلف وجود داشته باشند، مانند کربن که به آنها آلوتروپ می گویند.

الماس یکی از آلوتروپ های کربن است. الماس نقطه ذوب و جوش بسیار بالایی دارد و سخت ترین ماده طبیعی موجود بر روی زمین است. غیر فلزات معمولا در مقایسه با فلزات چگالی کمتری دارند. نافلزات دسته ای از عناصر هستند که با پذیرش یا به دست آوردن الکترون، آنیون ها را تشکیل می دهند. این امر به این دلیل است که غیر فلزات دارای ۴، ۵، ۶ یا ۷ الکترون در بیرونی ترین لایه خود هستند که به دست آوردن الکترون در طی واکنش های شیمیایی را برای آنها آسان می کند.

ویژگی های غیر فلزات

• غیر براق
• رسانای بد گرما و الکتریسیته
• غیر چکش خوار
• حاوی دو نوع اتم است
• ممکن است جامد، مایع یا گاز باشد.

کاربردهای غیر فلزات

• استفاده در ساخت کودهای کشاورزی مانند هیدروژن، نیتروژن، آمونیاک، اسید نیتریک
• ساخت تجهیزات ورزشی و موسیقی
• استفاده در تصفیه آب
• تهیه اسید سولفوریک با استفاده از گوگرد
• استفاده از هیدروژن به عنوان سوخت موشک

متالوئیدها

متالوئیدها اساسا عناصری هستند که از نظر خواص بین فلزات و نافلزات قرار دارند و به عنوان عناصر واسطه شناخته می شوند. آنها بیشتر از نظر خواص فیزیکی، مانند غیر فلزات عمل می کنند. با این حال، استثنائات خاصی نیز وجود دارد. به عنوان مثال، فلزات رسانای خوبی برای الکتریسیته هستند. برخی از متالوئیدها هنگام ذوب شدن منقبض می شوند. همچنین ظاهری متالیک و کسل کننده دارند. بور، ژرمانیوم، آرسنیک و آنتیموان برخی از متالوئیدهای رایج در جهان هستند.

ویژگی های متالوئیدها

• متالوئیدها دارای خواص میانی بین فلزات و غیر فلزات هستند
• به طور کلی در حالت جامد وجود دارند
• آنها در طبیعت نیمه رسانا هستند
• حاوی یک نوع اتم هستند
• شکننده هستند

برنامه های کاربردی

• از این عناصر بیشتر برای ساخت آلیاژها استفاده می شود.
• تهیه و ساخت لامپ های فلورسنت و آشکارسازهای مادون قرمز
• ساخت تراشه های کامپیوتری به عنوان نیمه هادی مانند سیلیکون
• تهیه رنگ و لعاب سرامیکی مانند آنتیموان
• ساخت حشره کش و در حفظ چوب مانند آرسنیک
• ساخت عوامل بیولوژیکی