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Chemisches Element

Ein chemisches Element ist ein Reinstoff, der mit chemischen Methoden nicht mehr in andere Stoffe zerlegt werden kann. Die Elemente sind die Grundstoffe der chemischen Reaktionen. Die kleinste mögliche Menge eines Elements ist das Atom. Alle Atome eines Elements haben dieselbe Anzahl an Protonen im Atomkern (die Ordnungszahl). Daher haben sie den gleichen Aufbau der Elektronenhülle und verhalten sich folglich auch chemisch gleich.

Ein Element wird durch ein Elementsymbol bezeichnet, eine Abkürzung, die meist vom lateinischen Namen des Elements (beispielsweise Pb von plumbum, Fe von ferrum) abgeleitet ist. Die Elemente werden im Periodensystem nach steigender Kernladungszahl angeordnet. Insgesamt sind bis heute 118 Elemente nachgewiesen worden. Davon kommen die Elemente mit Ordnungszahl von 1 bis 94 auf der Erde natürlich vor, allerdings oft in Form von chemischen Verbindungen und zum Teil nur in äußerst geringen Spuren, z. B. als kurzlebige Zwischenprodukte im radioaktiven Zerfall. 80 der 118 bekannten chemischen Elemente haben mindestens ein stabiles Nuklid.

Inhaltsverzeichnis

Begriffsgeschichte

Der Begriff chemisches Element entstand ab dem 17. Jahrhundert, als zunehmend erkannt wurde, dass der Elementbegriff der Alchemie untauglich für eine wissenschaftliche Aufklärung der vielfältigen Eigenschaften von Stoffen und ihren Reaktionen miteinander ist. Einen maßgeblichen Schritt tat Etienne de Clave, der 1641 die Definition gab, Elemente seien „einfache Stoffe, aus denen die gemischten Stoffe zusammengesetzt sind und in welche die gemischten Stoffe letztlich wieder zerlegt werden können“. Robert Boyle veröffentlichte 1661 unter dem Titel The Sceptical Chymist eine einflussreiche Kritik an den Unzulänglichkeiten der Alchemie. Darin führte er aus, dass man unter chemischen Elementen diejenigen primitiven Stoffe verstehen sollte, „die weder aus anderen Substanzen noch auseinander entstanden sind, sondern die Bestandteile bilden, aus denen gemischte Stoffe bestehen“.

Beide Forscher stellten sich damit einerseits in Gegensatz zur herrschenden Vier-Elemente-Lehre der Alchemisten, die alle Stoffe durch unterschiedliche Mischungen von Feuer, Wasser, Luft und Erde zu erklären suchte, und machten den Begriff Element überhaupt der näheren experimentellen Erforschung zugänglich. Andererseits blieben sie der Alchemie verhaftet, indem sie annahmen, einzeln könnten diese Elemente nicht in der Wirklichkeit vorkommen, vielmehr sei jeder reale Stoff eine Mischung sämtlicher Elemente gleichzeitig. Boyle bezweifelte, dass es solche Elemente überhaupt gibt. Ganz im Geist der damals aufkommenden Mechanik nahm er an, die einheitlich erscheinenden Stoffe bestünden aus einheitlichen kleinen Teilchen, die ihrerseits in jeweils wohlbestimmter Weise aus kleinsten Korpuskeln zusammengesetzt sind. Die Vielfalt der Stoffe und ihrer Reaktionen erklärte er durch die unzähligen möglichen Arten, in denen sich die Korpuskeln zu diesen, für jeden Stoff charakteristischen Teilchen verbinden können. Als Folge einer Umlagerung der Korpuskel sah er auch die in der Alchemie gesuchte Transmutation als möglich an, d. h. die Umwandlung eines Elements (z. B. Blei) in ein anderes (z. B. Gold).

Doch war Boyle damit der Wegbereiter für Antoine Laurent de Lavoisier, der zwar die Korpuskeln als metaphysische Spekulation abtat, aber 1789 die chemischen Elemente dadurch charakterisierte, dass sie nicht in andere Substanzen zerlegt werden konnten. Genauer: Alle Stoffe sollten als elementar, d. h. nicht zusammengesetzt, gelten, solange keine Methoden zur weiteren Abtrennung einzelner Bestandteile gefunden wären.

Auf diese Definition gestützt, eröffneten Lavoisiers außerordentlich genaue Beobachtungen an chemischen und physikalischen Stoffumwandlungen den Weg zur modernen Chemie. Insbesondere entdeckte er die Erhaltung der Gesamtmasse bei allen Stoffumwandlungen und bestimmte die genauen Massenverhältnisse, in denen reine Elemente miteinander reagieren. So wurde John Dalton auf das Gesetz der multiplen Proportionen geführt, das er 1803 durch die Annahme der Existenz unveränderlicher und unzerstörbarer kleinster Materieteilchen, der Atome, wissenschaftlich begründen konnte. Nach Dalton wird ein Element durch eine Sorte einheitlicher Atome definiert, die sich nach festen Regeln mit anderen Atomen verbinden können. Das unterschiedliche Verhalten der Elemente wird dadurch erklärt, dass ihre Atomsorten sich in Masse, Größe und Bindungsmöglichkeiten zu anderen Atomen unterscheiden. Daraus entsteht u. a. die Möglichkeit, die relativen Atommassen der verschiedenen Elemente untereinander zu bestimmen, wodurch die Atome erstmals zum Gegenstand der experimentellen Naturwissenschaft wurden.

Daltons Ansatz erwies sich in der Interpretation der chemischen Reaktionen und Verbindungen als außerordentlich erfolgreich. Seine Definitionen von Element und Atom wurden daher beibehalten, auch als die Annahmen der Unveränderlichkeit der Atome (insbesondere ihrer Unteilbarkeit) und der Gleichheit aller Atome desselben Elements durch Beobachtungen an den 1896 entdeckten radioaktiven Elementen endgültig widerlegt wurden: 1902 erklärte Ernest Rutherford in seiner Transmutationstheorie die radioaktiven Zerfallsreihen als Folge von Teilungen der Atome und weiteren Elementumwandlungen. 1910 entdeckte Frederick Soddy, dass Atome desselben radioaktiven Elements in verschiedenen Zerfallsreihen mit verschiedener Masse auftreten können (Isotopie). Ab 1920 wurden diese Erscheinungen dann bei allen Elementen gefunden.

In der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts wurde der Atombau dahingehend geklärt, dass das chemische Verhalten weitestgehend von der negativ geladenen Elektronenhülle des Atoms bestimmt wird, die ihrerseits durch die positive Ladung des Atomkerns bestimmt ist. Daher geht der heutige Begriff des chemischen Elements von der elektrischen Ladung des Atomkerns aus. Sie ist durch die Anzahl der im Kern vorhandenen Protonen gegeben, die daher als chemische Ordnungszahl des Atoms bzw. des Elements bezeichnet wird.

Rückblickend auf die ursprünglichen Definitionen für den Begriff Element von Clave, Boyle und Lavoisier (s. o.) und auch auf die Boyleschen Korpuskeln scheint es, dass die besten Realisierungen dieser seinerzeit hypothetischen Vorstellungen nicht durch die heutigen chemischen Elemente und Atome, sondern durch die Atombausteine Proton, Neutron, Elektron gegeben sind.

Entdeckungsgeschichte

Schwefelkristall
Quecksilbertropfen

In der Antike und bis weit ins Mittelalter war man der Auffassung, dass die Welt aus den vier Elementen Erde, Wasser, Luft und Feuer aufgebaut ist.

Von den Elementen im heutigen Sinne waren in der Antike nur zehn Elemente in Reinform bekannt, die entweder natürlich (d. h. gediegen) vorkamen oder aus Erz geschmolzen werden konnten: Kohlenstoff, Schwefel, Eisen, Kupfer, Zink, Silber, Zinn, Gold, Quecksilber und Blei. Im Laufe der mittelalterlichen Bergbaugeschichte wurden dann, vor allem im Erzgebirge, in Erzen geringe Mengen an Beimengungen unbekannter Metalle entdeckt und nach Berggeistern benannt (Cobalt, Nickel, Wolfram). Die Entdeckung des Phosphors 1669 durch Hennig Brand läutete schließlich das Zeitalter der Entdeckung der meisten Elemente ein, einschließlich des Urans aus Pechblende durch Martin Heinrich Klaproth 1789.

Vor dem Jahre 1751 waren folgende 9 Nebengruppenelemente bekannt: Eisen, Cobalt, Nickel, Kupfer, Zink, Silber, Platin, Gold sowie Quecksilber, ferner die 8 Hauptgruppenelemente Kohlenstoff, Phosphor, Schwefel, Arsen, Zinn, Antimon, Blei und Bismut. Im Jahr 1751 waren also insgesamt 31 Elemente bekannt.

Vom Jahre 1751 bis zum Jahre 1800 kamen noch 13 weitere Elemente hinzu: Wasserstoff, Titan, Chrom, Mangan, Yttrium, Zirconium, Molybdän, Wolfram, Uran, Stickstoff, Sauerstoff, Chlor und Tellur.

In der Zeit vom Jahre 1800 bis zum Jahre 1830 wurden insgesamt 22 neue Elemente entdeckt: die Nebengruppenelemente Vanadium, Tantal, Rhodium, Palladium, Cadmium, Osmium, Iridium und die seltene Erde Thorium, ferner die Hauptgruppenelemente Lithium, Beryllium, Natrium, Magnesium, Kalium, Calcium, Strontium, Barium, Bor, Aluminium, Silicium, Selen, Iod und Brom.

Elf weitere Elemente traten zwischen dem Jahre 1830 bis 1869 hinzu. Sie waren auch ein Marker für den technisch-wissenschaftlichen Entwicklungszustand, denn es wurden auch schwer auffindbare und seltene Elemente entdeckt und beschrieben. Es waren Helium, Rubidium, Caesium, Indium, Thallium, Niob, Ruthenium, Lanthan, Cer, Terbium, Erbium. Somit waren bis zum Jahr 1869 77 Elemente entdeckt worden.

Im Laufe des 19. Jahrhunderts wurden die Metalle der Seltenen Erden entdeckt, womit fast alle natürlich vorkommenden Elemente bekannt waren. In dieser Zeit wurden auch viele hypothetische Elemente postuliert, die später wieder verworfen wurden, so etwa das Nebulium. Im 20. und dem begonnenen 21. Jahrhundert wurden viele in der Natur nicht vorkommende Elemente – die Transurane – künstlich erzeugt, teils in Kernreaktoren, teils in Teilchenbeschleunigern. Allen diesen Elementen ist gemeinsam, dass sie instabil sind, d. h., dass sie sich unterschiedlich schnell in andere Elemente umwandeln. Mit der Entdeckung weiterer solcher kurzlebiger Elemente ist zu rechnen; sie entstehen jeweils in nur äußerst geringen Mengen. Ihren Namen erhielten die Elemente jeweils von ihrem Entdecker, was im 20. Jahrhundert zu einer Elementnamensgebungskontroverse führte. Elemente, die noch nicht erzeugt oder benannt wurden, tragen Systematische Elementnamen.

Ordnungssystem

Die Elemente ordnet man nach ihrer Kernladungszahl (Ordnungszahl) und der Elektronenkonfiguration ihrer Atome im Periodensystem der Elemente (PSE) in Gruppen und Perioden an. Dieses System wurde vom russischen Gelehrten Dmitri Iwanowitsch Mendelejew zeitgleich mit dem deutschen Arzt und Chemiker Lothar Meyer 1869 begründet.

Schematische Darstellung des Atoms (nicht maßstäblich, sonst müsste die orange Fläche ca. 5 m Durchmesser haben)
Bewegliche Elektronen sind verantwortlich für den Glanz von Metallen (hier Reineisen)

Identifiziert werden chemische Elemente mittels Nachweisreaktionen der Analytischen Chemie.

Viele Eigenschaften der Elemente lassen sich aus dem Aufbau ihrer Atome ableiten. Diverse historisch gewachsene Atommodelle, insbesondere das erfolgreiche Bohrsche Schalenmodell, liefern dazu die theoretischen Grundlagen.

Alle Atome eines Elements haben im elektrisch ungeladenen Zustand ebenso viele Elektronen in der Elektronenhülle wie Protonen im Atomkern. Ordnet man die Elemente gemäß wachsender Protonenzahl (Ordnungszahl) im sogenannten Periodensystem an, ergeben sich periodisch wiederkehrende Eigenschaften (siehe Hauptgruppe, Nebengruppe).

Bei chemischen Reaktionen werden nur die Elektronen auf den Außenschalen der Reaktionspartner umgeordnet, der Atomkern bleibt hingegen unverändert. Atome „suchen“ primär die sogenannte Edelgaskonfiguration (Stabilität wegen abgeschlossener Außenschale) zu erreichen, auch wenn das zu Lasten der elektrischen Neutralität geht, und streben nur sekundär nach Ladungsausgleich der Gesamtkonfiguration. Beschrieben wird dieses „Bestreben“ durch die Elektronegativität. Edelgase, also Elemente mit im neutralen Zustand abgeschlossener Außenschale, sind reaktionsarm und bilden nur unter drastischen Bedingungen Verbindungen.

Eine eindeutige „Identifizierung“ der Elektronen eines Elements liefert das Quantenzahlenquartett: Hauptquantenzahl, Nebenquantenzahl, Magnetquantenzahl, Spinquantenzahl, also quantenphysikalische Elementeigenschaften.

Isotope, Nuklide

Alle Atome desselben Elements haben dieselbe Anzahl Protonen, sie können aber verschieden viele Neutronen enthalten. Diese nur in ihrer Neutronenzahl verschiedenen Arten sind die Isotope des betreffenden Elements. Die allgemeine Bezeichnung für eine durch Protonenzahl und Neutronenzahl festgelegte Atomart ist Nuklid.

Vom Wasserstoff existieren in natürlichen Vorkommen beispielsweise drei Isotope: Protium (keine Neutronen), Deuterium (1 Neutron), Tritium (2 Neutronen). Der Kern des häufigsten Wasserstoffisotops 1 H {\displaystyle ^{1}\mathrm {H} } (Protium, 99,9851 %) besteht aus einem einzelnen Proton. Deuterium tritt in natürlichem Wasserstoff nur mit einem Anteil von 0,0149 % auf, Tritium mit < 10−10 %.

Der häufigste Heliumatomkern 4 H e {\displaystyle ^{4}\mathrm {He} } besteht aus zwei Protonen und zwei Neutronen. Es gibt in natürlichen Vorkommen mit einem Anteil von nur 0,000137 % aber auch das Isotop 3 H e {\displaystyle ^{3}\mathrm {He} } , Helium-3, dessen Kern nur ein Neutron enthält.

Natürliches Chlor (17 Protonen) besteht aus einer Mischung aus Isotopen mit 18 Neutronen (75,8 %) und 20 Neutronen (24,2 %).

Hauptartikel: Liste der Isotope
Kupfer-Nugget

Die Atommassen der Isotope sind annähernd, aber nicht genau ganzzahlige Vielfache der Masse des Wasserstoffatoms. Die Ursache für diese unter 0,9 Prozent liegenden Abweichungen sind:

  • Die Bindungsenergie der Atomkern-Bestandteile zeigt sich als Massendefekt, so dass die Kernmasse stets etwas kleiner als die Summe der Massen der Kernbestandteile ist. Dieser Effekt erreicht sein Maximum in Bereich von Eisen- und Nickelkernen mit 0,945 Prozent.
  • Atomkerne bestehen aus Protonen und Neutronen. Neutronen sind 0,138 Prozent schwerer als Protonen.
  • Protonen kommen im elektrisch neutralen Atom nur zusammen mit ebenso vielen Elektronen vor, die 0,055 Prozent der Protonenmasse haben.

Die letzten beiden Effekte kompensieren einander nur teilweise.

Brom mit Dampf in Ampulle

Chemische Elemente, die in ihren natürlichen Vorkommen nur eine Sorte von Atomen aufweisen, heißen Reinelemente; wenn sie dagegen aus zwei oder mehr Isotopen bestehen, heißen sie Mischelemente. Die meisten Elemente sind Mischelemente. Es existieren 19 stabile und drei langlebige instabile Reinelemente (Bismut, Thorium und Plutonium), insgesamt also 22 Reinelemente.

Im Periodensystem steht für Mischelemente die durchschnittliche Atommasse gemäß den relativen Häufigkeiten der Isotope. Das natürliche Mischverhältnis ist bei einem Element meist konstant, kann bei einigen Elementen aber lokal schwanken. Blei zum Beispiel zeigt je nach Herkunft (Lagerstätte) unterschiedliche durchschnittliche Atommassen. 2010 beschloss die IUPAC, dass zukünftig für die Elemente Wasserstoff, Bor, Lithium, Kohlenstoff, Stickstoff, Sauerstoff, Silicium, Schwefel, Chlor und Thallium im Periodensystem die Masse als Massenbereich anzugeben ist.

Die Begriffe Reinstoff und Reinelement, sowie Stoffgemisch und Mischelement sind strikt zu unterscheiden.

Chemische Elemente können, bis auf einige Edelgase, chemische Verbindungen eingehen. Dabei sind mehrere der elementaren Atome zu Molekülen oder Ionenkristallen zusammengeschlossen.

Elemente können eine Verbindung mit anderen Elementen oder auch mit sich selbst eingehen: Bei vielen Gasen wie Chlor Cl oder Fluor F verbinden sich zwei Atome desselben Elements untereinander zu einem Molekül, hierbei Cl2 und F2. Sauerstoff bildet neben O2 auch weniger stabile dreiatomige O3-Moleküle aus, Schwefel bildet ringförmige aus sechs bis acht Atomen. Gewöhnliches Wasser (Summenformel: H2O) ist hingegen eine Verbindung aus den Elementen Wasserstoff H (2 Atome pro Molekül) und Sauerstoff (1 Atom pro Molekül).

Grundsätzlich gibt es drei Arten von chemischen Verbindungen zwischen den Atomen der Elemente:

Hauptartikel: Nukleosynthese
Gegen Ende ihrer Leuchtphase erzeugen schwere Sterne auch schwerere Atomkerne und stoßen das Material in Form von Wolken aus, hier: Nebel um den extrem massereichen Stern eta Carinae, entstanden durch Eruptionen 100 bis 150 Jahre zuvor.

Bereits beim Urknall entstanden die leichten Elemente Wasserstoff (ca. 75 %) und Helium (ca. 25 %), zusammen mit geringen Mengen Lithium und Beryllium. Am Anfang der Kosmochemie steht daher der Wasserstoff mit einer relativen Atommasse von ca. 1,0 u (ein Proton). Schwerere Elemente entstehen im Universum durch Kernreaktionen in den Sternen. In Hauptreihen-Sternen, wie unserer Sonne, verschmelzen unter hoher Temperatur (mehrere Millionen Grad Celsius) und hohem Druck beispielsweise vier Wasserstoffatomkerne über mehrere Zwischenstufen zu einem Heliumatomkern (relative Atommasse ca. 4,0 u). Dieser ist ein wenig leichter als die vier Protonen zusammen, die Massendifferenz wird als Energie frei.

Diese Fusion (Atome mit geringerer Protonenzahl verschmelzen zu höheren) geht in den meisten Sternen bis zur Entstehung von Kohlenstoff, in massereichen bis zur Bildung von Eisen weiter, dem am dichtesten gepackten Atomkern. Dies erfolgt immer unter Abgabe von Energie, wobei die Energieausbeute mit zunehmender Ordnungszahl der gebildeten Elemente bis zum Eisen immer geringer wird. Die Fusionsreaktionen zu schwereren Kernen würden eine Zufuhr von Energie erfordern.

Schwerere Elemente als Eisen entstehen deshalb nicht durch Kernfusion, sondern durch Neutroneneinfang bestehender Atome, die dabei in Elemente höherer Ordnungszahl umgewandelt werden. Dies geschieht bei massearmen Sternen im sogenannten s-Prozess, bei massereichen am Ende der Lebenszeit von Sternen während einer Supernova im r-Prozess.

Die entstandenen Elemente gelangen (kontinuierlich durch Sonnenwind oder explosiv in einer Supernova) in das interstellare Medium und stehen für die Bildung der nächsten Sterngeneration oder anderen astronomischen Objekten zur Verfügung. Jüngere Sternensysteme enthalten daher bereits von Anfang an geringe Mengen schwererer Elemente, die Planeten wie in unserem Sonnensystem bilden können.

Von den 118 bekannten Elementen (Stand 2015) sind 80 stabil. Alle stabilen Elemente kommen auf der Erde natürlich vor, ebenso 14 radioaktive (siehe Elementhäufigkeit). Weitere radioaktive Elemente wurden künstlich hergestellt, ihre Zahl wird vermutlich weiter steigen.

Die Elemente lassen sich nach verschiedenen Kriterien unterteilen. Am häufigsten ist die Unterteilung in solche Elemente, die Metalle bilden und den Großteil der Elemente ausmachen, sowie in Nichtmetalle und die Zwischenstufe Halbmetalle.

Zur Gruppe der Nichtmetalle gehören nur 17 aller Elemente, diese bilden bei Standardbedingungen keine Metalle. Davon liegen die sechs Edelgase einatomig vor, weil deren Atome keine Moleküle bilden, d. h. nicht miteinander reagieren. Dagegen verbinden sich andere mit Atomen des gleichen Elements zu Molekülen. Dazu zählen die weiteren fünf unter Normalbedingungen gasförmigen Elemente: Wasserstoff (H2), Stickstoff (N2), Sauerstoff (O2), Fluor (F2) und Chlor (Cl2) sowie das flüssige Brom (Br2) und das feste Iod (I2).

Häufigkeit der chemischen Elemente

Relative Häufigkeit der Elemente in der Erdkruste
Kristalle aus 99,999 % Gallium
Lithium-Stücke in Paraffinöl zum Schutz vor Oxidation

Die Häufigkeit der chemischen Elemente unterscheidet sich je nach dem betrachteten Bereich.

Im Universum ist sie eng verknüpft mit den Entstehungsprozessen im kosmologischen Zeitrahmen (Nukleosynthese). Dort ist das weitaus häufigste Element der Wasserstoff, gefolgt von seinem einfachsten Fusionsprodukt Helium, die beide schon bald nach dem Urknall entstanden. Die nächsthäufigsten Elemente sind Kohlenstoff und Sauerstoff. Lithium, Beryllium und Bor entstanden ebenfalls beim Urknall, jedoch in wesentlich geringeren Mengen.

Helium, Kohlenstoff und Sauerstoff sowie alle anderen Atomsorten wurden durch Kernfusion in Sternen oder durch andere astrophysikalische Vorgänge gebildet. Dabei entstanden häufiger Atome mit gerader Protonenzahl, wie Sauerstoff, Neon, Eisen oder Schwefel, während Elemente mit ungerader Protonenzahl seltener sind. Diese Regel wird nach dem US-amerikanischen Chemiker William Draper Harkins (1873–1951) Harkinssche Regel genannt. Markant ist die besondere Häufigkeit des Eisens als Endpunkt der möglichen Kernfusion in Sternen.

Die Verteilung auf der Erde unterscheidet sich von derjenigen, die im gesamten Universum vorherrscht. Insbesondere sind auf der Erde vergleichsweise geringe Mengen Wasserstoff und Helium vorhanden, weil diese Gase vom Schwerefeld der Erde nicht festgehalten werden können; im Sonnensystem befinden sie sich vor allem in den Gasplaneten wie Jupiter und Neptun. Auf Gesteinsplaneten wie der Erde überwiegen die schwereren Elemente, vor allem Sauerstoff, Silicium, Aluminium und Eisen.

Organismen bestehen hauptsächlich aus Wasserstoff, Sauerstoff, Kohlenstoff und Stickstoff.

In dem jeweils betrachteten Bereich sehr häufig vorkommende Elemente bezeichnet man als Mengenelemente, sehr seltene als Spurenelemente.

Schematische Einteilung der Stoffe
Stoff
(Stoff)gemisch
Reinstoff
homogenes
(Stoff)gemisch
Verbindung
Element
Gasgemisch
Gemisch mehrerer
Gase
Legierung
Gemisch mit Metalleigenschaften,
enthält mindestens ein Metall
Lösung
Festkörper, Flüssigkeit,
Gas in einer Flüssigkeit gelöst
molekular
ionisch
heterogenes
(Stoff)gemisch
Schaum
Gasförmige Bläschen in
einer Flüssigkeit
Hartschaum
Gasförmige Bläschen in
einem Festkörper
Aerosol
Suspension
Feste Teilchen in
einer Flüssigkeit
Emulsion
Gemisch mehrerer nicht
mischbarer Flüssigkeiten
Festes Gemenge
Gemisch mehrerer nicht
mischbarer Feststoffe
Rauch
Feste Teilchen
in einem Gas
Nebel
Flüssige Teilchen
in einem Gas
  • Theodore Gray: Die Elemente. Fackelträger-Verlag, Köln 2009, ISBN 978-3-7716-4435-2.
  • Ulf von Rauchhaupt: Die Ordnung der Stoffe. Ein Streifzug durch die Welt der chemischen Elemente. Fischer Taschenbuch Verlag, Frankfurt am Main 2009, ISBN 978-3-596-18590-0.
  • Lucien F. Trueb: Die chemischen Elemente – Ein Streifzug durch das Periodensystem. S. Hirzel Verlag, Stuttgart 2005, ISBN 3-7776-1356-8.
  • Harry H. Binder: Lexikon der chemischen Elemente – das Periodensystem in Fakten, Zahlen und Daten. Hirzel, Stuttgart 1999, ISBN 3-7776-0736-3.
  • Alexander C. Wimmer: Die chemischen Elemente. SMT, Leoben 2011, ISBN 978-3-200-02434-2.
Commons: Chemisches Element – Album mit Bildern, Videos und Audiodateien
Wiktionary: chemisches Element – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen
Wikibooks: Wikijunior Die Elemente – Lern- und Lehrmaterialien
  • enthält ausführliche Beschreibungen der Hauptelemente
  • enthält viele Fotografien von reinen Elementen
  • enthält eine reiche Auswahl an atomaren Eigenschaften in einer interaktiven Tabelle
  1. Marie Boas: Robert Boyle and the seventeenth century chemistry. Cambridge University Press, Cambridge 1958, ISBN 978-0-527-09250-4. (Reprint)
  2. William H. Brock: Viewegs Geschichte der Chemie. Vieweg, Braunschweig 1992, ISBN 978-3-528-06645-1.
  3. Michael E. Wieser, Tyler B. Coplen: Atomic weights of the elements 2009 (IUPAC Technical Report). In: Pure and Applied Chemistry. 2010, S. 1, doi:10.1351/PAC-REP-10-09-14.
Normdaten (Sachbegriff): GND:(, ) | LCCN:

Chemisches Element
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Chemisches Element Sammelbezeichnung fur alle Nuklide mit derselben Ordnungszahl Sprache Beobachten Bearbeiten Ein chemisches Element ist ein Reinstoff der mit chemischen Methoden nicht mehr in andere Stoffe zerlegt werden kann Die Elemente sind die Grundstoffe der chemischen Reaktionen Die kleinste mogliche Menge eines Elements ist das Atom Alle Atome eines Elements haben dieselbe Anzahl an Protonen im Atomkern die Ordnungszahl Daher haben sie den gleichen Aufbau der Elektronenhulle und verhalten sich folglich auch chemisch gleich Periodensystem der Elemente Ein Element wird durch ein Elementsymbol bezeichnet eine Abkurzung die meist vom lateinischen Namen des Elements beispielsweise Pb von plumbum Fe von ferrum abgeleitet ist Die Elemente werden im Periodensystem nach steigender Kernladungszahl angeordnet Insgesamt sind bis heute 118 Elemente nachgewiesen worden Davon kommen die Elemente mit Ordnungszahl von 1 bis 94 auf der Erde naturlich vor allerdings oft in Form von chemischen Verbindungen und zum Teil nur in ausserst geringen Spuren z B als kurzlebige Zwischenprodukte im radioaktiven Zerfall 80 der 118 bekannten chemischen Elemente haben mindestens ein stabiles Nuklid Inhaltsverzeichnis 1 Geschichte 1 1 Begriffsgeschichte 1 2 Entdeckungsgeschichte 1 3 Ordnungssystem 2 Eigenschaften 2 1 Isotope Nuklide 3 Masse 4 Rein und Mischelemente 5 Chemische Verbindungen 6 Die Entstehung von Elementen 7 Statistik der chemischen Elemente 7 1 Haufigkeit der chemischen Elemente 8 Einteilung im Schema der chemischen Stoffe 9 Siehe auch 10 Literatur 11 Weblinks 12 EinzelnachweiseGeschichteBegriffsgeschichte Der Begriff chemisches Element entstand ab dem 17 Jahrhundert als zunehmend erkannt wurde dass der Elementbegriff der Alchemie untauglich fur eine wissenschaftliche Aufklarung der vielfaltigen Eigenschaften von Stoffen und ihren Reaktionen miteinander ist 1 Einen massgeblichen Schritt tat Etienne de Clave der 1641 die Definition gab Elemente seien einfache Stoffe aus denen die gemischten Stoffe zusammengesetzt sind und in welche die gemischten Stoffe letztlich wieder zerlegt werden konnen Robert Boyle veroffentlichte 1661 unter dem Titel The Sceptical Chymist eine einflussreiche Kritik an den Unzulanglichkeiten der Alchemie Darin fuhrte er aus dass man unter chemischen Elementen diejenigen primitiven Stoffe verstehen sollte die weder aus anderen Substanzen noch auseinander entstanden sind sondern die Bestandteile bilden aus denen gemischte Stoffe bestehen Beide Forscher stellten sich damit einerseits in Gegensatz zur herrschenden Vier Elemente Lehre der Alchemisten die alle Stoffe durch unterschiedliche Mischungen von Feuer Wasser Luft und Erde zu erklaren suchte und machten den Begriff Element uberhaupt der naheren experimentellen Erforschung zuganglich Andererseits blieben sie der Alchemie verhaftet indem sie annahmen einzeln konnten diese Elemente nicht in der Wirklichkeit vorkommen vielmehr sei jeder reale Stoff eine Mischung samtlicher Elemente gleichzeitig Boyle bezweifelte dass es solche Elemente uberhaupt gibt Ganz im Geist der damals aufkommenden Mechanik nahm er an die einheitlich erscheinenden Stoffe bestunden aus einheitlichen kleinen Teilchen die ihrerseits in jeweils wohlbestimmter Weise aus kleinsten Korpuskeln zusammengesetzt sind Die Vielfalt der Stoffe und ihrer Reaktionen erklarte er durch die unzahligen moglichen Arten in denen sich die Korpuskeln zu diesen fur jeden Stoff charakteristischen Teilchen verbinden konnen Als Folge einer Umlagerung der Korpuskel sah er auch die in der Alchemie gesuchte Transmutation als moglich an d h die Umwandlung eines Elements z B Blei in ein anderes z B Gold Doch war Boyle damit der Wegbereiter fur Antoine Laurent de Lavoisier der zwar die Korpuskeln als metaphysische Spekulation abtat aber 1789 die chemischen Elemente dadurch charakterisierte dass sie nicht in andere Substanzen zerlegt werden konnten Genauer Alle Stoffe sollten als elementar d h nicht zusammengesetzt gelten solange keine Methoden zur weiteren Abtrennung einzelner Bestandteile gefunden waren 2 Auf diese Definition gestutzt eroffneten Lavoisiers ausserordentlich genaue Beobachtungen an chemischen und physikalischen Stoffumwandlungen den Weg zur modernen Chemie Insbesondere entdeckte er die Erhaltung der Gesamtmasse bei allen Stoffumwandlungen und bestimmte die genauen Massenverhaltnisse in denen reine Elemente miteinander reagieren So wurde John Dalton auf das Gesetz der multiplen Proportionen gefuhrt das er 1803 durch die Annahme der Existenz unveranderlicher und unzerstorbarer kleinster Materieteilchen der Atome wissenschaftlich begrunden konnte Nach Dalton wird ein Element durch eine Sorte einheitlicher Atome definiert die sich nach festen Regeln mit anderen Atomen verbinden konnen Das unterschiedliche Verhalten der Elemente wird dadurch erklart dass ihre Atomsorten sich in Masse Grosse und Bindungsmoglichkeiten zu anderen Atomen unterscheiden Daraus entsteht u a die Moglichkeit die relativen Atommassen der verschiedenen Elemente untereinander zu bestimmen wodurch die Atome erstmals zum Gegenstand der experimentellen Naturwissenschaft wurden Daltons Ansatz erwies sich in der Interpretation der chemischen Reaktionen und Verbindungen als ausserordentlich erfolgreich Seine Definitionen von Element und Atom wurden daher beibehalten auch als die Annahmen der Unveranderlichkeit der Atome insbesondere ihrer Unteilbarkeit und der Gleichheit aller Atome desselben Elements durch Beobachtungen an den 1896 entdeckten radioaktiven Elementen endgultig widerlegt wurden 1902 erklarte Ernest Rutherford in seiner Transmutationstheorie die radioaktiven Zerfallsreihen als Folge von Teilungen der Atome und weiteren Elementumwandlungen 1910 entdeckte Frederick Soddy dass Atome desselben radioaktiven Elements in verschiedenen Zerfallsreihen mit verschiedener Masse auftreten konnen Isotopie Ab 1920 wurden diese Erscheinungen dann bei allen Elementen gefunden In der ersten Halfte des 20 Jahrhunderts wurde der Atombau dahingehend geklart dass das chemische Verhalten weitestgehend von der negativ geladenen Elektronenhulle des Atoms bestimmt wird die ihrerseits durch die positive Ladung des Atomkerns bestimmt ist Daher geht der heutige Begriff des chemischen Elements von der elektrischen Ladung des Atomkerns aus Sie ist durch die Anzahl der im Kern vorhandenen Protonen gegeben die daher als chemische Ordnungszahl des Atoms bzw des Elements bezeichnet wird Ruckblickend auf die ursprunglichen Definitionen fur den Begriff Element von Clave Boyle und Lavoisier s o und auch auf die Boyleschen Korpuskeln scheint es dass die besten Realisierungen dieser seinerzeit hypothetischen Vorstellungen nicht durch die heutigen chemischen Elemente und Atome sondern durch die Atombausteine Proton Neutron Elektron gegeben sind Entdeckungsgeschichte Schwefelkristall Quecksilbertropfen In der Antike und bis weit ins Mittelalter war man der Auffassung dass die Welt aus den vier Elementen Erde Wasser Luft und Feuer aufgebaut ist Von den Elementen im heutigen Sinne waren in der Antike nur zehn Elemente in Reinform bekannt die entweder naturlich d h gediegen vorkamen oder aus Erz geschmolzen werden konnten Kohlenstoff Schwefel Eisen Kupfer Zink Silber Zinn Gold Quecksilber und Blei Im Laufe der mittelalterlichen Bergbaugeschichte wurden dann vor allem im Erzgebirge in Erzen geringe Mengen an Beimengungen unbekannter Metalle entdeckt und nach Berggeistern benannt Cobalt Nickel Wolfram Die Entdeckung des Phosphors 1669 durch Hennig Brand lautete schliesslich das Zeitalter der Entdeckung der meisten Elemente ein einschliesslich des Urans aus Pechblende durch Martin Heinrich Klaproth 1789 Vor dem Jahre 1751 waren folgende 9 Nebengruppenelemente bekannt Eisen Cobalt Nickel Kupfer Zink Silber Platin Gold sowie Quecksilber ferner die 8 Hauptgruppenelemente Kohlenstoff Phosphor Schwefel Arsen Zinn Antimon Blei und Bismut Im Jahr 1751 waren also insgesamt 31 Elemente bekannt Vom Jahre 1751 bis zum Jahre 1800 kamen noch 13 weitere Elemente hinzu Wasserstoff Titan Chrom Mangan Yttrium Zirconium Molybdan Wolfram Uran Stickstoff Sauerstoff Chlor und Tellur In der Zeit vom Jahre 1800 bis zum Jahre 1830 wurden insgesamt 22 neue Elemente entdeckt die Nebengruppenelemente Vanadium Tantal Rhodium Palladium Cadmium Osmium Iridium und die seltene Erde Thorium ferner die Hauptgruppenelemente Lithium Beryllium Natrium Magnesium Kalium Calcium Strontium Barium Bor Aluminium Silicium Selen Iod und Brom Elf weitere Elemente traten zwischen dem Jahre 1830 bis 1869 hinzu Sie waren auch ein Marker fur den technisch wissenschaftlichen Entwicklungszustand denn es wurden auch schwer auffindbare und seltene Elemente entdeckt und beschrieben Es waren Helium Rubidium Caesium Indium Thallium Niob Ruthenium Lanthan Cer Terbium Erbium Somit waren bis zum Jahr 1869 77 Elemente entdeckt worden Im Laufe des 19 Jahrhunderts wurden die Metalle der Seltenen Erden entdeckt womit fast alle naturlich vorkommenden Elemente bekannt waren In dieser Zeit wurden auch viele hypothetische Elemente postuliert die spater wieder verworfen wurden so etwa das Nebulium Im 20 und dem begonnenen 21 Jahrhundert wurden viele in der Natur nicht vorkommende Elemente die Transurane kunstlich erzeugt teils in Kernreaktoren teils in Teilchenbeschleunigern Allen diesen Elementen ist gemeinsam dass sie instabil sind d h dass sie sich unterschiedlich schnell in andere Elemente umwandeln Mit der Entdeckung weiterer solcher kurzlebiger Elemente ist zu rechnen sie entstehen jeweils in nur ausserst geringen Mengen Ihren Namen erhielten die Elemente jeweils von ihrem Entdecker was im 20 Jahrhundert zu einer Elementnamensgebungskontroverse fuhrte Elemente die noch nicht erzeugt oder benannt wurden tragen Systematische Elementnamen Hauptartikel Etymologische Liste der chemischen Elemente Ordnungssystem Die Elemente ordnet man nach ihrer Kernladungszahl Ordnungszahl und der Elektronenkonfiguration ihrer Atome im Periodensystem der Elemente PSE in Gruppen und Perioden an Dieses System wurde vom russischen Gelehrten Dmitri Iwanowitsch Mendelejew zeitgleich mit dem deutschen Arzt und Chemiker Lothar Meyer 1869 begrundet Eigenschaften Schematische Darstellung des Atoms nicht massstablich sonst musste die orange Flache ca 5 m Durchmesser haben Bewegliche Elektronen sind verantwortlich fur den Glanz von Metallen hier Reineisen Identifiziert werden chemische Elemente mittels Nachweisreaktionen der Analytischen Chemie Viele Eigenschaften der Elemente lassen sich aus dem Aufbau ihrer Atome ableiten Diverse historisch gewachsene Atommodelle insbesondere das erfolgreiche Bohrsche Schalenmodell liefern dazu die theoretischen Grundlagen Alle Atome eines Elements haben im elektrisch ungeladenen Zustand ebenso viele Elektronen in der Elektronenhulle wie Protonen im Atomkern Ordnet man die Elemente gemass wachsender Protonenzahl Ordnungszahl im sogenannten Periodensystem an ergeben sich periodisch wiederkehrende Eigenschaften siehe Hauptgruppe Nebengruppe Bei chemischen Reaktionen werden nur die Elektronen auf den Aussenschalen der Reaktionspartner umgeordnet der Atomkern bleibt hingegen unverandert Atome suchen primar die sogenannte Edelgaskonfiguration Stabilitat wegen abgeschlossener Aussenschale zu erreichen auch wenn das zu Lasten der elektrischen Neutralitat geht und streben nur sekundar nach Ladungsausgleich der Gesamtkonfiguration Beschrieben wird dieses Bestreben durch die Elektronegativitat Edelgase also Elemente mit im neutralen Zustand abgeschlossener Aussenschale sind reaktionsarm und bilden nur unter drastischen Bedingungen Verbindungen Eine eindeutige Identifizierung der Elektronen eines Elements liefert das Quantenzahlenquartett Hauptquantenzahl Nebenquantenzahl Magnetquantenzahl Spinquantenzahl also quantenphysikalische Elementeigenschaften Isotope Nuklide Alle Atome desselben Elements haben dieselbe Anzahl Protonen sie konnen aber verschieden viele Neutronen enthalten Diese nur in ihrer Neutronenzahl verschiedenen Arten sind die Isotope des betreffenden Elements Die allgemeine Bezeichnung fur eine durch Protonenzahl und Neutronenzahl festgelegte Atomart ist Nuklid Vom Wasserstoff existieren in naturlichen Vorkommen beispielsweise drei Isotope Protium keine Neutronen Deuterium 1 Neutron Tritium 2 Neutronen Der Kern des haufigsten Wasserstoffisotops 1 H displaystyle 1 mathrm H Protium 99 9851 besteht aus einem einzelnen Proton Deuterium tritt in naturlichem Wasserstoff nur mit einem Anteil von 0 0149 auf Tritium mit lt 10 10 Der haufigste Heliumatomkern 4 H e displaystyle 4 mathrm He besteht aus zwei Protonen und zwei Neutronen Es gibt in naturlichen Vorkommen mit einem Anteil von nur 0 000137 aber auch das Isotop 3 H e displaystyle 3 mathrm He Helium 3 dessen Kern nur ein Neutron enthalt Naturliches Chlor 17 Protonen besteht aus einer Mischung aus Isotopen mit 18 Neutronen 75 8 und 20 Neutronen 24 2 Hauptartikel Liste der IsotopeMasse Kupfer Nugget Die Atommassen der Isotope sind annahernd aber nicht genau ganzzahlige Vielfache der Masse des Wasserstoffatoms Die Ursache fur diese unter 0 9 Prozent liegenden Abweichungen sind Die Bindungsenergie der Atomkern Bestandteile zeigt sich als Massendefekt so dass die Kernmasse stets etwas kleiner als die Summe der Massen der Kernbestandteile ist Dieser Effekt erreicht sein Maximum in Bereich von Eisen und Nickelkernen mit 0 945 Prozent Atomkerne bestehen aus Protonen und Neutronen Neutronen sind 0 138 Prozent schwerer als Protonen Protonen kommen im elektrisch neutralen Atom nur zusammen mit ebenso vielen Elektronen vor die 0 055 Prozent der Protonenmasse haben Die letzten beiden Effekte kompensieren einander nur teilweise Rein und Mischelemente Brom mit Dampf in Ampulle Chemische Elemente die in ihren naturlichen Vorkommen nur eine Sorte von Atomen aufweisen heissen Reinelemente wenn sie dagegen aus zwei oder mehr Isotopen bestehen heissen sie Mischelemente Die meisten Elemente sind Mischelemente Es existieren 19 stabile und drei langlebige instabile Reinelemente Bismut Thorium und Plutonium insgesamt also 22 Reinelemente Im Periodensystem steht fur Mischelemente die durchschnittliche Atommasse gemass den relativen Haufigkeiten der Isotope Das naturliche Mischverhaltnis ist bei einem Element meist konstant kann bei einigen Elementen aber lokal schwanken Blei zum Beispiel zeigt je nach Herkunft Lagerstatte unterschiedliche durchschnittliche Atommassen 2010 beschloss die IUPAC dass zukunftig fur die Elemente Wasserstoff Bor Lithium Kohlenstoff Stickstoff Sauerstoff Silicium Schwefel Chlor und Thallium im Periodensystem die Masse als Massenbereich anzugeben ist 3 Die Begriffe Reinstoff und Reinelement sowie Stoffgemisch und Mischelement sind strikt zu unterscheiden Chemische Verbindungen Kalottenmodell des Wassermolekuls Kristallstruktur von Natriumchlorid Chemische Elemente konnen bis auf einige Edelgase chemische Verbindungen eingehen Dabei sind mehrere der elementaren Atome zu Molekulen oder Ionenkristallen zusammengeschlossen Elemente konnen eine Verbindung mit anderen Elementen oder auch mit sich selbst eingehen Bei vielen Gasen wie Chlor Cl oder Fluor F verbinden sich zwei Atome desselben Elements untereinander zu einem Molekul hierbei Cl2 und F2 Sauerstoff bildet neben O2 auch weniger stabile dreiatomige O3 Molekule aus Schwefel bildet ringformige aus sechs bis acht Atomen Gewohnliches Wasser Summenformel H2O ist hingegen eine Verbindung aus den Elementen Wasserstoff H 2 Atome pro Molekul und Sauerstoff 1 Atom pro Molekul Grundsatzlich gibt es drei Arten von chemischen Verbindungen zwischen den Atomen der Elemente Molekulare Verbindungen entstehen aus Nichtmetall und Nichtmetall sie sind Nichtleiter elektrisch nicht leitfahig mit zumeist relativ niedrigem Siedepunkt diamantartige oder kunststoffartige Verbindungen mit Riesenmolekulen ausgenommen Beispiele fur molekulare Verbindungen sind neben Wasser auch Methan Zucker Ionische Verbindungen entstehen aus Metall kation und Nichtmetall anion Sie sind salzartig sprode oft von hohem Schmelzpunkt und in Schmelze oder Losung elektrisch leitfahig Beispiele fur Ionenverbindungen sind Eisen II oxid und Kochsalz Natriumchlorid Metallische Verbindungen entstehen aus zwei oder mehr Metallen Die Metallatome sind hier durch metallische Bindung sowie nicht selten durch zusatzliche ionische oder kovalente Bindungsanteile verbunden Sie sind nicht zu verwechseln mit Legierungen Die Entstehung von Elementen Hauptartikel Nukleosynthese Gegen Ende ihrer Leuchtphase erzeugen schwere Sterne auch schwerere Atomkerne und stossen das Material in Form von Wolken aus hier Nebel um den extrem massereichen Stern eta Carinae entstanden durch Eruptionen 100 bis 150 Jahre zuvor Bereits beim Urknall entstanden die leichten Elemente Wasserstoff ca 75 und Helium ca 25 zusammen mit geringen Mengen Lithium und Beryllium Am Anfang der Kosmochemie steht daher der Wasserstoff mit einer relativen Atommasse von ca 1 0 u ein Proton Schwerere Elemente entstehen im Universum durch Kernreaktionen in den Sternen In Hauptreihen Sternen wie unserer Sonne verschmelzen unter hoher Temperatur mehrere Millionen Grad Celsius und hohem Druck beispielsweise vier Wasserstoffatomkerne uber mehrere Zwischenstufen zu einem Heliumatomkern relative Atommasse ca 4 0 u Dieser ist ein wenig leichter als die vier Protonen zusammen die Massendifferenz wird als Energie frei Diese Fusion Atome mit geringerer Protonenzahl verschmelzen zu hoheren geht in den meisten Sternen bis zur Entstehung von Kohlenstoff in massereichen bis zur Bildung von Eisen weiter dem am dichtesten gepackten Atomkern Dies erfolgt immer unter Abgabe von Energie wobei die Energieausbeute mit zunehmender Ordnungszahl der gebildeten Elemente bis zum Eisen immer geringer wird Die Fusionsreaktionen zu schwereren Kernen wurden eine Zufuhr von Energie erfordern Schwerere Elemente als Eisen entstehen deshalb nicht durch Kernfusion sondern durch Neutroneneinfang bestehender Atome die dabei in Elemente hoherer Ordnungszahl umgewandelt werden Dies geschieht bei massearmen Sternen im sogenannten s Prozess bei massereichen am Ende der Lebenszeit von Sternen wahrend einer Supernova im r Prozess Die entstandenen Elemente gelangen kontinuierlich durch Sonnenwind oder explosiv in einer Supernova in das interstellare Medium und stehen fur die Bildung der nachsten Sterngeneration oder anderen astronomischen Objekten zur Verfugung Jungere Sternensysteme enthalten daher bereits von Anfang an geringe Mengen schwererer Elemente die Planeten wie in unserem Sonnensystem bilden konnen Statistik der chemischen ElementeVon den 118 bekannten Elementen Stand 2015 sind 80 stabil Alle stabilen Elemente kommen auf der Erde naturlich vor ebenso 14 radioaktive siehe Elementhaufigkeit Weitere radioaktive Elemente wurden kunstlich hergestellt ihre Zahl wird vermutlich weiter steigen Die Elemente lassen sich nach verschiedenen Kriterien unterteilen Am haufigsten ist die Unterteilung in solche Elemente die Metalle bilden und den Grossteil der Elemente ausmachen sowie in Nichtmetalle und die Zwischenstufe Halbmetalle Zur Gruppe der Nichtmetalle gehoren nur 17 aller Elemente diese bilden bei Standardbedingungen keine Metalle Davon liegen die sechs Edelgase einatomig vor weil deren Atome keine Molekule bilden d h nicht miteinander reagieren Dagegen verbinden sich andere mit Atomen des gleichen Elements zu Molekulen Dazu zahlen die weiteren funf unter Normalbedingungen gasformigen Elemente Wasserstoff H2 Stickstoff N2 Sauerstoff O2 Fluor F2 und Chlor Cl2 sowie das flussige Brom Br2 und das feste Iod I2 Siehe auch Liste der chemischen Elemente Haufigkeit der chemischen Elemente Relative Haufigkeit der Elemente in der Erdkruste Polykristallines Silicium Kristalle aus 99 999 Gallium Lithium Stucke in Paraffinol zum Schutz vor Oxidation Die Haufigkeit der chemischen Elemente unterscheidet sich je nach dem betrachteten Bereich Im Universum ist sie eng verknupft mit den Entstehungsprozessen im kosmologischen Zeitrahmen Nukleosynthese Dort ist das weitaus haufigste Element der Wasserstoff gefolgt von seinem einfachsten Fusionsprodukt Helium die beide schon bald nach dem Urknall entstanden Die nachsthaufigsten Elemente sind Kohlenstoff und Sauerstoff Lithium Beryllium und Bor entstanden ebenfalls beim Urknall jedoch in wesentlich geringeren Mengen Helium Kohlenstoff und Sauerstoff sowie alle anderen Atomsorten wurden durch Kernfusion in Sternen oder durch andere astrophysikalische Vorgange gebildet Dabei entstanden haufiger Atome mit gerader Protonenzahl wie Sauerstoff Neon Eisen oder Schwefel wahrend Elemente mit ungerader Protonenzahl seltener sind Diese Regel wird nach dem US amerikanischen Chemiker William Draper Harkins 1873 1951 Harkinssche Regel genannt Markant ist die besondere Haufigkeit des Eisens als Endpunkt der moglichen Kernfusion in Sternen Die Verteilung auf der Erde unterscheidet sich von derjenigen die im gesamten Universum vorherrscht Insbesondere sind auf der Erde vergleichsweise geringe Mengen Wasserstoff und Helium vorhanden weil diese Gase vom Schwerefeld der Erde nicht festgehalten werden konnen im Sonnensystem befinden sie sich vor allem in den Gasplaneten wie Jupiter und Neptun Auf Gesteinsplaneten wie der Erde uberwiegen die schwereren Elemente vor allem Sauerstoff Silicium Aluminium und Eisen Organismen bestehen hauptsachlich aus Wasserstoff Sauerstoff Kohlenstoff und Stickstoff In dem jeweils betrachteten Bereich sehr haufig vorkommende Elemente bezeichnet man als Mengenelemente sehr seltene als Spurenelemente Siehe auch Liste der Haufigkeiten chemischer ElementeEinteilung im Schema der chemischen StoffeSchematische Einteilung der Stoffe Stoff Stoff gemisch Reinstoff homogenes Stoff gemisch Verbindung Element Gasgemisch Gemisch mehrerer Gase Legierung Gemisch mit Metalleigenschaften enthalt mindestens ein Metall Losung Festkorper Flussigkeit Gas in einer Flussigkeit gelost molekular ionisch heterogenes Stoff gemisch Schaum Gasformige Blaschen in einer Flussigkeit Hartschaum Gasformige Blaschen in einem Festkorper Aerosol Suspension Feste Teilchen in einer Flussigkeit Emulsion Gemisch mehrerer nicht mischbarer Flussigkeiten Festes Gemenge Gemisch mehrerer nicht mischbarer Feststoffe Rauch Feste Teilchen in einem Gas Nebel Flussige Teilchen in einem Gas Siehe auchListe der chemischen ElementeLiteraturTheodore Gray Die Elemente Fackeltrager Verlag Koln 2009 ISBN 978 3 7716 4435 2 Ulf von Rauchhaupt Die Ordnung der Stoffe Ein Streifzug durch die Welt der chemischen Elemente Fischer Taschenbuch Verlag Frankfurt am Main 2009 ISBN 978 3 596 18590 0 Lucien F Trueb Die chemischen Elemente Ein Streifzug durch das Periodensystem S Hirzel Verlag Stuttgart 2005 ISBN 3 7776 1356 8 Harry H Binder Lexikon der chemischen Elemente das Periodensystem in Fakten Zahlen und Daten Hirzel Stuttgart 1999 ISBN 3 7776 0736 3 Alexander C Wimmer Die chemischen Elemente SMT Leoben 2011 ISBN 978 3 200 02434 2 Weblinks Commons Chemisches Element Album mit Bildern Videos und Audiodateien Wiktionary chemisches Element Bedeutungserklarungen Wortherkunft Synonyme Ubersetzungen Wikibooks Wikijunior Die Elemente Lern und Lehrmaterialien www chemieseite de enthalt ausfuhrliche Beschreibungen der Hauptelemente www pse mendelejew de enthalt viele Fotografien von reinen Elementen www pse merck de enthalt eine reiche Auswahl an atomaren Eigenschaften in einer interaktiven Tabelle Umfangreiche UbersichtEinzelnachweise Marie Boas Robert Boyle and the seventeenth century chemistry Cambridge University Press Cambridge 1958 ISBN 978 0 527 09250 4 Reprint William H Brock Viewegs Geschichte der Chemie Vieweg Braunschweig 1992 ISBN 978 3 528 06645 1 Michael E Wieser Tyler B Coplen Atomic weights of the elements 2009 IUPAC Technical Report In Pure and Applied Chemistry 2010 S 1 doi 10 1351 PAC REP 10 09 14 Normdaten Sachbegriff GND 4009874 6 OGND AKS LCCN sh85022897Abgerufen von https de wikipedia org w index php title Chemisches Element amp oldid 211910958, wikipedia, wiki, deutsches

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