Av Kevin Beck, uppdaterad aug302022

Eyematrix/iStock/GettyImages

Vad är element?

Inom kemi, ett grundämne är ett ämne som består av atomer som alla innehåller lika många protoner. Ett grundämne kan inte brytas ned till enklare ämnen med konventionella kemiska metoder. Från och med 2018 har forskare bekräftat 92 naturligt förekommande grundämnen, plus 11 syntetiska isotoper som endast visas under laboratorieförhållanden. Varje grundämne finns i ett av tre fysiska tillstånd – fast, flytande eller gas – under standardförhållanden.

Atomer är små kluster av protoner, neutroner och elektroner. Väte, det enklaste, innehåller en proton och en elektron, medan urans vanligaste isotop har 92 protoner, 92 elektroner och 146 neutroner. Protoner har en positiv laddning; elektroner bär en lika negativ laddning; neutroner är neutrala. Balansen mellan protoner och elektroner bestämmer ett elements identitet, medan variationer i neutronantal producerar isotoper.

Elementernas periodiska system

Det periodiska systemet är hörnstenen i modern kemi, och ordnar alla kända grundämnen efter stigande atomnummer - antalet protoner i kärnan. Denna ordning avslöjar upprepade mönster av kemiskt beteende, därav namnet "periodisk". Även om tabellen har 113 poster (118 från och med 2023), är element grupperade i familjer som återspeglar delade egenskaper.

När du undersöker tabellen kommer du att märka att de övre raderna innehåller luckor – dessa är element som ännu inte har upptäckts eller syntetiserats. Layouten innehåller kolumner (grupper) och rader (perioder) som återspeglar elektronkonfiguration och reaktivitet.

Periodiska tabellgrupper

Historiskt sett är grundämnen indelade i tre breda kategorier:metaller, icke-metaller och metalloider. Ickemetaller är begränsade till sju kärnelement - väte (H), kol (C), kväve (N), syre (O), fosfor (P), svavel (S) och selen (Se). Ytterligare icke-metallfamiljer inkluderar halogenerna (F, Cl, Br, I, At) och ädelgaserna (He, Ne, Ar, Kr, Xe, Ra). Metalloider, såsom kisel och arsenik, uppvisar mellanliggande egenskaper.

Metallers egenskaper

Av de 113 grundämnena är 88 klassificerade som metaller. Trots sin mångfald delar metaller flera kännetecken:

• Fast vid rumstemperatur (förutom kvicksilver, en flytande metall som historiskt har använts i termometrar).
• Lyster —en glänsande yta som reflekterar ljus, vilket bidrar till deras estetiska och ekonomiska värde.
• Smidbarhet —förmågan att hamras eller rullas till tunna ark utan att spricka.
• Duktilitet —kapaciteten att dras in i ledningar, en nyckelegenskap för elektriska och termiska ledare.
• Hög densitet —de flesta metaller har en hög massa per volymenhet.
• Höjda smält- och kokpunkter —Till exempel är volframs smältpunkt 3422°C, vilket gör den oumbärlig för glödlampsglödtrådar.

Typer av metaller

Metaller kategoriseras vidare i fem huvudgrupper:

• Alkalimetaller (sex element i grupp IA:Li, Na, K, Rb, Cs, Fr).
• Alkaliska jordartsmetaller (sex element i gruppIIA:Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra).
• Övergångsmetaller (fyrtio element som spänner över grupper IIIB–XII, rader 3–6).
• Lanthanider (grundämnen 58–71, även kända som sällsynta jordartsmetaller).
• Aktinider (grundämnen 90–103, en delmängd av familjen sällsynta jordartsmetaller).
• Ospecificerade metaller (åtta element som inte passar in i ovanstående kategorier).

Att addera dessa grupper ger totalt 88 metaller:6 alkali + 6 jordalkali + 40 övergång + 28 sällsynta jordartsmetaller + 8 ospecificerade.

Metalloider och icke-metaller

Metalloider upptar en nisch mellan metaller och icke-metaller, och kombinerar ledande egenskaper med halvledarbeteende. De sju vanliga metalloiderna är:

• Bor (B)
• Kisel (Si)
• Germanium (Ge)
• Arsenik (As)
• Antimony (Sb)
• Tellur (Te)
• Polonium (Po)

Dessa element är fasta vid rumstemperatur och spelar avgörande roller i modern elektronik, och bildar ofta legeringar med metalliska element för att skräddarsy elektriska och termiska egenskaper.

För en interaktiv utforskning av det periodiska systemet, besök vår resurssida .

Nyckel takeaways

• Metaller utgör majoriteten av grundämnena, med 88 av 113 i det periodiska systemet.
• De kännetecknas av lyster, formbarhet, duktilitet, densitet och höga smältpunkter.
• De primära metallfamiljerna—alkali, jordalkali, transition, lantanid, actinid—var och en har olika kemiska beteenden.
• Metalloider överbryggar klyftan mellan metaller och icke-metaller, vilket underbygger halvledartekniken.