Nguyên Tố Là Gì – Thông tin tuyển sinh đào tạo Đại học Cao đẳng

Mô tả[sửa | sửa mã nguồn]

Các nguyên tố hóa học nhẹ nhất là hydro và heli, cả hai đều được tạo ra bởi quá trình tổng hợp hạt nhân Big Bang trong 20 phút đầu tiên của vũ trụ^[3] theo tỷ lệ khoảng 3: 1 theo khối lượng (hoặc 12: 1 theo số nguyên tử),^[4][5] cùng với những lượng rất nhỏ của hai nguyên tố tiếp theo, lithi và beryli. Hầu hết tất cả các nguyên tố khác được tìm thấy trong tự nhiên đều được tạo ra bằng các phương pháp tổng hợp hạt nhân tự nhiên khác nhau.^[6] Trên Trái đất, một lượng nhỏ các nguyên tử mới được tạo ra một cách tự nhiên trong các phản ứng nucleogenic, hoặc trong các quá trình vũ trụ, chẳng hạn như sự phóng xạ tia vũ trụ. Nguyên tử mới cũng được tự nhiên được sản xuất trên Trái Đất như phóng xạ đồng vị phân rã của các quá trình phân rã phóng xạ diễn ra như phân rã alpha, phân rã beta, phân hạch tự phát, phân rã cụm, và các chế độ phân rã hiếm khác.

Trong số 94 nguyên tố có trong tự nhiên, những nguyên tố có số nguyên tử từ 1 đến 82 đều có ít nhất một đồng vị bền (ngoại trừ techneti, nguyên tố 43 và promethi, nguyên tố 61, không có đồng vị bền). Các chất đồng vị được coi là ổn định là những chất chưa quan sát thấy sự phân rã phóng xạ. Các nguyên tố có số hiệu nguyên tử từ 83 đến 94 không ổn định đến mức có thể phát hiện được sự phân rã phóng xạ của tất cả các đồng vị. Một số nguyên tố này, đặc biệt là bismuth (số nguyên tử 83), thori (số nguyên tử 90) và urani (số nguyên tử 92), có một hoặc nhiều đồng vị có chu kỳ bán rã đủ dài để tồn tại dưới dạng tàn dư của quá trình tổng hợp hạt nhân sao nổ tạo ra các kim loại nặng trước khi hình thành Hệ Mặt trời của chúng ta. Với thời gian phân rã hơn 1,9 ×10¹⁹ năm, dài hơn một tỷ lần so với tuổi ước tính hiện tại của vũ trụ, bismuth-209 (số nguyên tử 83) có chu kỳ bán rã alpha lâu nhất được biết đến trong số các nguyên tố tự nhiên và hầu như luôn được coi là ngang bằng với 80 nguyên tố ổn định.^[7][8] Các nguyên tố rất nặng nhất (những nguyên tố ngoài plutoni, nguyên tố 94) trải qua quá trình phân rã phóng xạ với chu kỳ bán rã ngắn đến mức chúng không được tìm thấy trong tự nhiên và phải được tổng hợp.

Hiện đã có 118 nguyên tố được biết đến. Trong bối cảnh này, “đã biết” có nghĩa là được quan sát đủ rõ, thậm chí chỉ từ một vài sản phẩm phân rã, để được phân biệt với các nguyên tố khác.^[9][10] Gần đây nhất, sự tổng hợp của nguyên tố 118 (vì được đặt tên là oganesson) đã được báo cáo vào tháng 10 năm 2006, và sự tổng hợp của nguyên tố 117 (tennessine) được báo cáo vào tháng 4 năm 2010.^[11][12] Trong số 118 nguyên tố này, 94 nguyên tố xuất hiện tự nhiên trên Trái đất. Sáu trong số này xảy ra với số lượng vết cực nhỏ: techneti, số nguyên tử 43; promethi, số 61; astatin, số 85; franci, số 87; neptuni, số 93; và plutoni, số 94. 94 nguyên tố này đã được phát hiện trong vũ trụ nói chung, trong quang phổ của các ngôi sao và cả siêu tân tinh, nơi các nguyên tố phóng xạ tồn tại trong thời gian ngắn mới được tạo ra. 94 nguyên tố đầu tiên đã được phát hiện trực tiếp trên Trái đất dưới dạng các nuclide nguyên thủy có từ khi hình thành hệ Mặt trời, hoặc dưới dạng các sản phẩm chuyển hóa hoặc phân hạch xảy ra tự nhiên của urani và thori.

24 nguyên tố nặng hơn còn lại, ngày nay không được tìm thấy trên Trái đất hay trong quang phổ thiên văn, chúng đã được sản xuất nhân tạo: tất cả đều là chất phóng xạ, với chu kỳ bán rã rất ngắn; nếu có bất kỳ nguyên tử nào của các nguyên tố này khi hình thành Trái đất, thì chúng rất có thể, đến mức chắc chắn, đã bị phân rã, và nếu có trong các tân tinh thì chúng có số lượng quá nhỏ để có thể được ghi nhận. Techneti là nguyên tố có chủ đích không phải tự nhiên đầu tiên được tổng hợp vào năm 1937, mặc dù một lượng nhỏ của techneti đã được tìm thấy trong tự nhiên (và nguyên tố này cũng có thể được phát hiện trong tự nhiên vào năm 1925).^[13] Mô hình sản xuất nhân tạo và khám phá tự nhiên sau này đã được lặp lại với một số nguyên tố hiếm có nguồn gốc tự nhiên phóng xạ khác.^[14]

Danh sách các nguyên tố có sẵn theo tên, số nguyên tử, mật độ, điểm nóng chảy, điểm sôi và theo ký hiệu, cũng như năng lượng ion hóa của các nguyên tố. Các nucleotit của các nguyên tố phóng xạ và ổn định cũng có sẵn dưới dạng danh sách các nuclide, được sắp xếp theo độ dài chu kỳ bán rã của các nguyên tố không ổn định. Một trong những cách trình bày thuận tiện nhất, và chắc chắn là truyền thống nhất về các nguyên tố, là ở dạng bảng tuần hoàn, nhóm các nguyên tố có tính chất hóa học tương tự lại với nhau (và thường là các cấu trúc điện tử tương tự).

Mỗi nguyên tố hóa học đều có một tên và ký hiệu riêng để dễ nhận biết. Tên gọi chính thức của các nguyên tố hóa học được quy định bởi Liên đoàn Quốc tế về Hoá học Thuần túy và Ứng dụng (tiếng Anh: International Union of Pure and Applied Chemistry) (viết tắt: IUPAC). Tổ chức này nói chung chấp nhận tên gọi mà người (hay tổ chức) phát hiện ra nguyên tố đã lựa chọn. Điều này có thể dẫn đến tranh luận là nhóm nghiên cứu nào thực sự tìm ra nguyên tố, là câu hỏi từng làm chậm trễ việc đặt tên cho các nguyên tố với số nguyên tử từ 104 trở lên trong một thời gian dài (Xem thêm Tranh luận về đặt tên nguyên tố). Các nguyên tố hóa học cũng được cấp cho một ký hiệu hóa học thống nhất, dựa trên cơ sở tên gọi của nguyên tố, phần lớn là viết tắt theo tên gọi Latinh. (Ví dụ, carbon có ký hiệu hóa học ‘C’, natri có ký hiệu hóa học ‘Na’ từ tên gọi Latinh natri). Ký hiệu hóa học của nguyên tố được thống nhất và hiểu trên toàn thế giới trong khi tên gọi thông thường của nó khi chuyển sang một ngôn ngữ khác thì phần lớn không giống nhau.

Số nguyên tử[sửa | sửa mã nguồn]

Số nguyên tử của một nguyên tố (ký hiệu Z) bằng số proton trong mỗi nguyên tử và xác định nguyên tố này.^[15] Ví dụ, tất cả các nguyên tử carbon đều chứa 6 proton trong hạt nhân nguyên tử của chúng; vậy số nguyên tử của carbon là 6.^[16] Nguyên tử carbon có thể có số neutron khác nhau; các nguyên tử của cùng một nguyên tố có số neutron khác nhau được gọi là các đồng vị của nguyên tố đó.^[17]

Số proton trong hạt nhân nguyên tử cũng quyết định điện tích của nó, do đó nó quyết định số electron của nguyên tử ở trạng thái không bị ion hóa. Các electron được đặt vào các obitan nguyên tử quyết định các tính chất hóa học khác nhau của nguyên tử. Số lượng neutron trong hạt nhân thường ảnh hưởng rất ít đến tính chất hóa học của nguyên tố (ngoại trừ trường hợp của hydro và đơteri). Do đó, tất cả các đồng vị carbon đều có các tính chất hóa học gần giống nhau vì chúng đều có 6 proton và 6 electron, mặc dù các nguyên tử carbon chẳng hạn có thể có 6 hoặc 8 neutron. Đó là lý do tại sao số nguyên tử, chứ không phải số khối hay trọng lượng nguyên tử, được coi là đặc điểm nhận dạng của một nguyên tố hóa học.

Đồng vị[sửa | sửa mã nguồn]

Đồng vị là những nguyên tử của cùng một nguyên tố (nghĩa là có cùng số proton trong hạt nhân nguyên tử của chúng), nhưng có số neutron khác nhau. Vì vậy, chẳng hạn, có ba đồng vị chính của carbon. Tất cả các nguyên tử carbon đều có 6 proton trong hạt nhân, nhưng chúng có thể có 6, 7 hoặc 8 neutron. Vì số khối của chúng lần lượt là 12, 13 và 14, nên ba đồng vị của carbon được gọi là carbon-12, carbon-13 và carbon-14, thường được viết tắt là ¹²C, ¹³C và ¹⁴C. Carbon trong cuộc sống hàng ngày và trong hóa học là hỗn hợp của ¹²C (khoảng 98,9%), ¹³C (khoảng 1,1%) và khoảng 1 nguyên tử ¹⁴C trên một nghìn tỷ nguyên tử tổng cộng.

Hầu hết (66 trong số 94) nguyên tố xuất hiện tự nhiên có nhiều hơn một đồng vị ổn định. Ngoại trừ các đồng vị của hydro (khác nhau rất nhiều về khối lượng tương đối – đủ để gây ra các hiệu ứng hóa học), các đồng vị của một nguyên tố nhất định gần như không thể phân biệt được về mặt hóa học.

Tất cả các nguyên tố đều có một số đồng vị là chất phóng xạ (đồng vị phóng xạ), mặc dù không phải tất cả các đồng vị phóng xạ này đều tồn tại ngoài tự nhiên. Các đồng vị phóng xạ thường phân rã thành các nguyên tố khác khi phóng ra một hạt alpha hoặc beta. Nếu một nguyên tố có các đồng vị không phóng xạ, chúng được gọi là cá đồng vị “ổn định”. Tất cả các đồng vị ổn định đã biết đều tồn tại ngoài tự nhiên (xem đồng vị nguyên thủy). Nhiều đồng vị phóng xạ không có trong tự nhiên đã được nghiên cứu sau khi được tạo ra một cách nhân tạo. Một số nguyên tố không có đồng vị bền và chỉ bao gồm các đồng vị phóng xạ: cụ thể là các nguyên tố không có đồng vị bền nào là techneti (số nguyên tử 43), promethi (số nguyên tử 61) và tất cả các nguyên tố quan sát được có số nguyên tử lớn hơn 82.

Trong số 80 nguyên tố có ít nhất một đồng vị bền, 26 nguyên tố chỉ có một đồng vị bền duy nhất. Số đồng vị ổn định trung bình của 80 nguyên tố ổn định là 3,1 đồng vị ổn định trên mỗi nguyên tố. Số lượng đồng vị bền lớn nhất xảy ra đối với một nguyên tố là 10 (thiếc, nguyên tố 50).

Khối lượng đồng vị và khối lượng nguyên tử[sửa | sửa mã nguồn]

Số khối của một nguyên tố A, là số nucleon (proton và neutron) trong hạt nhân nguyên tử. Các đồng vị khác nhau của một nguyên tố nhất định được phân biệt bằng số khối của chúng, được viết theo quy ước dưới dạng ký tự trên bên trái của ký hiệu nguyên tử (ví dụ: ²³⁸U). Số khối luôn là một số nguyên và có đơn vị là “nucleon”. Ví dụ, magnesi-24 (24 là số khối) là một nguyên tử có 24 nucleon (12 proton và 12 neutron).

Trong khi số khối chỉ đơn giản đếm tổng số neutron và proton và do đó là một số tự nhiên, khối lượng nguyên tử của một nguyên tử là một số thực cho khối lượng của một đồng vị cụ thể (hoặc “nuclide”) của nguyên tố, tính bằng đơn vị khối lượng nguyên tử (kí hiệu: u). Nói chung, số khối của một nuclide nhất định khác một chút về giá trị so với khối lượng nguyên tử của nó, vì khối lượng của mỗi proton và neutron không chính xác đúng 1 u; vì các điện tử đóng góp một phần nhỏ hơn vào khối lượng nguyên tử vì số neutron vượt quá số proton; và (cuối cùng) vì năng lượng liên kết hạt nhân. Ví dụ, khối lượng nguyên tử của chlor-35 có năm chữ số có nghĩa là 34,969 u và của chlor-37 là 36,966 u. Tuy nhiên, khối lượng nguyên tử tính bằng u của mỗi đồng vị khá gần với số khối lượng đơn giản của nó (luôn nằm trong khoảng 1%). Đồng vị duy nhất có khối lượng nguyên tử chính xác là một số tự nhiên là ¹²C, theo định nghĩa có khối lượng chính xác bằng 12 vì u được định nghĩa là 1/12 khối lượng của nguyên tử carbon-12 trung hòa tự do ở trạng thái cơ bản.

Trọng lượng nguyên tử tiêu chuẩn (thường được gọi là “trọng lượng nguyên tử”) của một nguyên tố là trung bình cộng của các khối lượng nguyên tử của tất cả các đồng vị của nguyên tố hóa học được tìm thấy trong một môi trường cụ thể, có trọng lượng bằng lượng đồng vị, so với đơn vị khối lượng nguyên tử. Số này có thể là một phân số không gần với một số nguyên. Ví dụ, khối lượng nguyên tử tương đối của chlor là 35,453 u, khác rất nhiều so với một số nguyên vì nó là trung bình của khoảng 76% chlor-35 và 24% chlor-37. Bất cứ khi nào giá trị khối lượng nguyên tử tương đối khác hơn 1% so với một số nguyên, đó là do hiệu ứng trung bình này, vì một lượng đáng kể của nhiều hơn một đồng vị có trong một mẫu nguyên tố đó một cách tự nhiên.

Tinh khiết về mặt hóa học và tinh khiết về mặt đồng vị[sửa | sửa mã nguồn]

Các nhà hóa học và các nhà khoa học hạt nhân có các định nghĩa khác nhau về một nguyên tố tinh khiết. Trong hóa học, nguyên tố nguyên chất có nghĩa là chất mà tất cả các nguyên tử (hoặc trong thực tế là hầu hết) đều có cùng số nguyên tử hoặc số proton. Tuy nhiên, các nhà khoa học hạt nhân định nghĩa một nguyên tố tinh khiết là một nguyên tố chỉ bao gồm một đồng vị ổn định.^[18]

Ví dụ, một sợi dây đồng là 99,99% tinh khiết về mặt hóa học nếu 99,99% nguyên tử của nó là đồng, với 29 proton mỗi nguyên tử. Tuy nhiên, nó không phải là đồng vị tinh khiết vì đồng thông thường bao gồm hai đồng vị bền, 69% ⁶³Cu và 31% ⁶⁵Cu, với số neutron khác nhau. Tuy nhiên, một thỏi vàng nguyên chất sẽ tinh khiết cả về mặt hóa học và đồng vị, vì vàng thông thường chỉ bao gồm một đồng vị, ¹⁹⁷Au.

Thù hình[sửa | sửa mã nguồn]

Nguyên tử của các nguyên tố tinh khiết về mặt hóa học có thể liên kết với nhau về mặt hóa học theo nhiều cách, cho phép nguyên tố tinh khiết tồn tại trong nhiều cấu trúc hóa học (cách sắp xếp không gian của các nguyên tử), được gọi là các dạng thù hình, khác nhau về tính chất của chúng. Ví dụ, carbon có thể được tìm thấy dưới các dạng: kim cương, có cấu trúc tứ diện xung quanh mỗi nguyên tử carbon; than chì, có các lớp nguyên tử carbon có cấu trúc lục giác xếp chồng lên nhau; graphene, là một lớp graphit đơn lẻ rất bền; fullerene, có hình dạng gần như hình cầu; và ống nano carbon, là những ống có cấu trúc hình lục giác (thậm chí chúng có thể khác nhau về tính chất điện). Khả năng tồn tại của một nguyên tố ở một trong nhiều dạng cấu trúc được gọi là ‘khả năng thù hình’.

Trạng thái chuẩn của một nguyên tố được định nghĩa là trạng thái ổn định nhất về mặt nhiệt động lực học của nó ở áp suất 1 bar và nhiệt độ nhất định (thường ở 298,15 K). Trong nhiệt hóa học, một nguyên tố được định nghĩa là có entanpi tạo thành bằng 0 ở trạng thái chuẩn của nó. Ví dụ, trạng thái tham chiếu của carbon là graphit, vì cấu trúc của graphit ổn định hơn so với các dạng thù hình khác.

Thuộc tính[sửa | sửa mã nguồn]

Một số loại phân loại mô tả có thể được áp dụng rộng rãi cho các nguyên tố, bao gồm việc xem xét các đặc tính vật lý và hóa học chung của chúng, trạng thái vật chất của chúng trong các điều kiện quen thuộc, điểm nóng chảy và sôi của chúng, mật độ của chúng, cấu trúc tinh thể của chúng khi là chất rắn và nguồn gốc của chúng.

Các thuộc tính chung[sửa | sửa mã nguồn]

Một số thuật ngữ thường được sử dụng để mô tả các tính chất vật lý và hóa học chung của các nguyên tố hóa học. Điểm phân biệt đầu tiên là kim loại dễ dẫn điện, phi kim không dẫn điện và một nhóm nhỏ (các á kim), có các đặc tính trung gian và thường hoạt động như chất bán dẫn.

Sự phân loại tinh tế hơn thường được thể hiện trong các bản trình bày màu của bảng tuần hoàn. Hệ thống này hạn chế các thuật ngữ “kim loại” và “phi kim” chỉ đối với một số kim loại và phi kim được xác định rộng hơn, bổ sung các thuật ngữ bổ sung cho một số nhóm kim loại và phi kim được xem rộng rãi hơn. Phiên bản của phân loại này được sử dụng trong bảng tuần hoàn được trình bày ở đây bao gồm: họ actini, kim loại kiềm , kim loại kiềm thổ, halogen, họ lanthan, kim loại chuyển tiếp, kim loại sau chuyển tiếp, á kim, phi kim phản ứng và khí trơ. Trong hệ thống này, các kim loại kiềm, kim loại kiềm thổ và kim loại chuyển tiếp, cũng như các lantan và actini, là các nhóm kim loại đặc biệt được nhìn nhận theo nghĩa rộng hơn. Tương tự, các phi kim phản ứng và các khí quý là các phi kim được nhìn theo nghĩa rộng hơn. Trong một số bài thuyết trình, các halogen không được phân biệt, với astatin được xác định là một kim loại và các chất khác được xác định là phi kim.

Trạng thái vật chất[sửa | sửa mã nguồn]

Một sự phân biệt cơ bản khác thường được sử dụng giữa các nguyên tố là trạng thái vật chất (pha) của chúng, cho dù là rắn, lỏng hay khí, ở nhiệt độ và áp suất tiêu chuẩn đã chọn (STP). Hầu hết các nguyên tố là chất rắn ở nhiệt độ thông thường và áp suất khí quyển, trong khi một số nguyên tố là chất khí. Chỉ có brom và thủy ngân là chất lỏng ở 0 độ C (32 độ F) và áp suất khí quyển bình thường; caesi và gali là chất rắn ở nhiệt độ đó, nhưng nóng chảy ở 28,4 °C (83,2 °F) và 29,8 °C (85,6 °F), tương ứng.

Điểm nóng chảy và điểm sôi[sửa | sửa mã nguồn]

Điểm nóng chảy và điểm sôi, thường được biểu thị bằng độ C ở áp suất của một bầu khí quyển, thường được sử dụng để mô tả đặc tính của các nguyên tố khác nhau. Mặc dù được biết đến với hầu hết các nguyên tố, nhưng một trong hai hoặc cả hai phép đo này vẫn chưa được xác định đối với một số nguyên tố phóng xạ chỉ có sẵn với số lượng rất nhỏ. Vì heli vẫn là chất lỏng ngay cả ở độ không tuyệt đối ở áp suất khí quyển, nên nó chỉ có nhiệt độ sôi chứ không phải nhiệt độ nóng chảy, trong các bài thuyết trình thông thường.

Khối lượng riêng[sửa | sửa mã nguồn]

Khối lượng riêng hay mật độ của ở nhiệt độ và áp suất tiêu chuẩn đã chọn (STP) thường được sử dụng để xác định đặc tính của các phần tử. Mật độ thường được biểu thị bằng gam trên centimet khối (g / cm³). Vì một số nguyên tố là chất khí ở nhiệt độ thường gặp, khối lượng riêng của chúng thường được nêu ở dạng khí; khi hóa lỏng hoặc đông đặc, các nguyên tố khí cũng có khối lượng riêng tương tự như khối lượng riêng của các nguyên tố khác.

Khi một phần tử có các dạng thù hình với các mật độ khác nhau, một dạng thù hình đại diện thường được chọn trong các bản trình bày tóm tắt, trong khi mật độ cho mỗi dạng allotro có thể được nêu khi cung cấp thêm thông tin chi tiết. Ví dụ, ba dạng thù hình quen thuộc của carbon (carbon vô định hình, than chì và kim cương) có khối lượng riêng tương ứng là 1,8–2,1, 2,267 và 3,515 g / cm ³.

Cấu trúc tinh thể[sửa | sửa mã nguồn]

Các nguyên tố được nghiên cứu cho đến nay làm mẫu rắn có tám loại cấu trúc tinh thể : lập phương hình thân, lập phương diện tâm, lục giác, đơn nghiêng, trực thoi, lục phương và bốn phương. Đối với một số nguyên tố sau urani được sản xuất tổng hợp, các mẫu sẵn có quá nhỏ để xác định cấu trúc tinh thể.

Sự xuất hiện và nguồn gốc trên Trái Đất[sửa | sửa mã nguồn]

Các nguyên tố hóa học cũng có thể được phân loại theo nguồn gốc của chúng trên Trái đất, với 94 nguyên tố đầu tiên được coi là xuất hiện ngoài tự nhiên, trong khi những nguyên tố có số nguyên tử ngoài 94 chỉ được sản xuất nhân tạo như là sản phẩm tổng hợp của các phản ứng hạt nhân nhân tạo.

Trong số 94 nguyên tố xuất hiện tự nhiên, 83 nguyên tố được coi là nguyên sinh và có tính phóng xạ yếu hoặc ổn định. 11 nguyên tố tự nhiên còn lại có chu kỳ bán rã quá ngắn để chúng có mặt ở thời kỳ đầu của Hệ Mặt trời, và do đó được coi là các nguyên tố nhất thời. Trong số 11 nguyên tố thoáng qua này, 5 nguyên tố (poloni, radon, radi, actini và protactini) là các sản phẩm phân rã tương đối phổ biến của thori và urani. 6 nguyên tố thoáng qua còn lại (techneti, promethi, astatin, franci, neptuni và plutoni) hiếm khi xảy ra, vì là sản phẩm của các chế độ phân rã hiếm hoặc quá trình phản ứng hạt nhân liên quan đến urani hoặc các nguyên tố nặng khác.

Không có sự phân rã phóng xạ nào được quan sát thấy đối với các nguyên tố có số nguyên tử từ 1 đến 82, ngoại trừ 43 (techneti) và 61 (promethi). Tuy nhiên, đồng vị bền quan sát của một số nguyên tố (như wolfram và chì) được dự đoán là hơi phóng xạ với chu kỳ bán rã rất dài: [18] ví dụ, chu kỳ bán rã được dự đoán cho đồng vị chì ổn định quan sát nằm trong khoảng từ 10³⁵ đến 10¹⁸⁹ năm. Các nguyên tố có số nguyên tử 43, 61 và 83 đến 94 không ổn định đủ để có thể dễ dàng phát hiện ra sự phân rã phóng xạ của chúng. Ba trong số các nguyên tố này, bitmut (nguyên tố 83), thori (nguyên tố 90) và urani (nguyên tố 92) có một hoặc nhiều đồng vị có chu kỳ bán rã đủ dài để tồn tại như tàn tích của quá trình tổng hợp hạt nhân sao nổ tạo ra các nguyên tố nặng trước sự hình thành của Hệ Mặt Trời. Ví dụ, với chu kỳ bán rã hơn 1,9×10¹⁹ năm, dài hơn một tỷ lần so với tuổi ước tính hiện tại của vũ trụ, bismuth-209 có chu kỳ bán rã alpha lâu nhất được biết đến trong số các nguyên tố tự nhiên. ^{[7] [8]} 24 nguyên tố nặng nhất (những nguyên tố ngoài plutoni, nguyên tố 94) trải qua quá trình phân rã phóng xạ với chu kỳ bán rã quá ngắn và không thể được tạo ra như sản phẩm phụ của các nguyên tố có tuổi thọ cao hơn, và do đó hoàn toàn không được biết là có tồn tại ngoài tự nhiên.

Theo hoá học[sửa | sửa mã nguồn]

Nguyên tố hóa học, thường được gọi đơn giản là nguyên tố, là một chất hóa học tinh khiết, bao gồm một kiểu nguyên tử, được phân biệt bởi số hiệu nguyên tử, là số lượng proton có trong mỗi hạt nhân. Không giống như các hợp chất hóa học, các nguyên tố hóa học không thể bị phân hủy thành các chất đơn giản hơn bằng các phương pháp hóa học. Số proton trong hạt nhân là đặc tính xác định của một nguyên tố và được gọi là số nguyên tử của nó (được biểu thị bằng ký hiệu Z) – tất cả các nguyên tử có cùng số hiệu nguyên tử đều là nguyên tử của cùng một nguyên tố. Tất cả các baryon vật chất của vũ trụ bao gồm các nguyên tố hóa học. Khi các nguyên tố khác nhau trải qua các phản ứng hóa học, các nguyên tử được sắp xếp lại thành các hợp chất mới được kết nối với nhau bằng các liên kết hóa học. Chỉ một số ít các nguyên tố, chẳng hạn như bạc và vàng, được tìm thấy dưới dạng chưa kết hợp với tư cách là các khoáng chất nguyên tố tự nhiên tương đối tinh khiết. Gần như tất cả các nguyên tố tự nhiên khác xuất hiện trong Trái đất dưới dạng hợp chất hoặc hỗn hợp. Không khí chủ yếu là hỗn hợp của các nguyên tố nitơ, oxy và argon, mặc dù nó có chứa các hợp chất bao gồm carbon dioxide và nước.

Liên kết ngoài[sửa | sửa mã nguồn]

• Tên của các nguyên tố hóa học bằng nhiều thứ tiếng

Nguyên tố hóa học là gì? Có bao nhiêu nguyên tố hóa học?

Định nghĩa

Nguyên tố hóa học là tập hợp các nguyên tử cùng loại, có cùng số proton trong hạt nhân. Mỗi nguyên tố được xác định theo số proton trong hạt nhân nguyên tử.

Nếu một nguyên tố được thêm nhiều proton hơn vào một nguyên tử thì có thể tạo ra nguyên tố mới. Đồng thời, các nguyên tử của cùng một nguyên tố sẽ có cùng số hiệu nguyên tử (ký hiệu là Z).

Có bao nhiêu nguyên tố hóa học?

Trong thời buổi khoa học ngày càng phát triển như hiện nay, con người đã tìm ra được rất nhiều nguyên tố khác nhau. Hiện nay, các nguyên tố hóa học được sắp xếp dựa theo chiều tăng dần số proton trong hạt nhân nguyên tử.

Bảng tuần hoàn hóa học hiện có 118 nguyên tố hóa học được công nhận và phân chia thành nhiều nhóm khác nhau như nhóm kim loại (có nhóm kim loại kiềm, nhóm kim loại kiềm thổ, nhóm kim loại chuyển tiếp,…), nhóm phi kim, nhóm khí hiếm và nhóm nguyên tố đất hiếm.

Phân loại nguyên tố hóa học

Nguyên tố kim loại

• Đây là những nguyên tố thường ở dạng đơn chất, thể rắn trong điều kiện thường (trừ một số chất là thủy ngân, gali và xeri ở thể lỏng).
• Hiện có tất cả 81 nguyên tố kim loại trong bảng tuần hoàn hóa học.
• Oxit của các nguyên tố kim loại thường là oxit bazơ hoặc oxit lưỡng tính hoặc oxit axit khi kim loại có mức oxi hóa cao.
• Nguyên tố kim loại thường có 1e đến 3e ở lớp ngoài cùng.

Nguyên tố phi kim

• Đây là những nguyên tố thường ở dạng đơn chất, thể khí.
• Các nguyên tố phi kim bao gồm F, Cl, Br, I, O, S, Se, N, P, C, He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn.
• Oxit của các nguyên tố phi kim là oxit axit hoặc oxit trung tính.
• Nguyên tố phi kim thường có 4e đến 7e ở lớp ngoài cùng, trừ các loại khí hiếm có 8e ở lớp ngoài cùng (trạng thái bền vững).

Nguyên tố á kim

• Đây là những nguyên tố thường ở dạng đơn chất và là những chất bán dẫn.
• Các nguyên tố á kim có tính chất trung gian của cả kim loại và phi kim.
• Các nguyên tố á kim bao gồm bo, silic, gemani, asen và telu.
• Oxit của các nguyên tố á kim là oxit lưỡng tính.

Số nguyên tố là gì?

Số nguyên tố là số tự nhiên lớn hơn 1 chỉ có hai ước (số chia hét) là 1 và chính nó, các số tự nhiên lớn hơn 1 không phải là số nguyên tố được gọi là hợp số.

Số nguyên tố ký hiệu là gì?

Ký hiệu của số nguyên tố thường được đặt là p, q, r, s, t hoặc các chữ cái khác trong bảng chữ cái. Ví dụ, các số nguyên tố đầu tiên là: 2, 3, 5, 7, 11, 13, 17, 19, 23, 29, 31, 37, 41, 43, 47, 53, 59, 61, 67, 71, 73, 79, 83, 89 và 97. Số nguyên tố là một khái niệm quan trọng trong toán học và có ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực mã hóa và bảo mật.

Tính chất của số nguyên tố

Dựa vào một số tính chất cơ bản của số nguyên tố như sau sẽ giúp học sinh dễ dàng tính toán hơn:

– Số nguyên tố nhỏ nhất vừa là số nguyên tố chẵn duy nhất là số 2

– Không thể giới hạn số lượng số nguyên tố cũng như tập hợp các số nguyên tố. Nói cách khác, số nguyên tố là vô hạn.

– Khi hai số nguyên tố nhân với nhau thì tích của chúng không thể là một số chính phương.

– Ước tự nhiên nhỏ nhất khác 1 của một số tự nhiên được coi là số nguyên tố.

– Ước bé nhất là một số dương khác 1 của một tập hợp số b bất kỳ là một số nguyên tố nếu không vượt quá căn bậc hai của b.

Các số nguyên tố nhỏ hơn 100

Trước hết ta viết các số tự nhiên từ 2 đến 99, chúng gồm các số nguyên tố và hợp số. Ta sẽ loại đi các hợp số. Ta đã biết các số nguyên tố nhỏ hơn 10 là 2, 3, 5, 7.

Giữ lại số 2, loại các số là bội số của 2 mà lớn hơn 2.

Giữ lại số 3, loại các số là bội số của 3 mà lớn hơn 3.

Giữ lại số 5, loại các số là bội số của 5 mà lớn hơn 5.

Giữ lại số 7, loại các số là bội số của 7 mà lớn hơn 7.

Ta được 25 số nguyên tố nhỏ hơn 100 là: 2, 3, 5, 7, 11, 13, 17, 19, 23, 29, 31, 37, 41, 43, 47, 53, 59, 61, 67, 71, 73, 79, 83, 89, 97.

Số nguyên tố nhỏ nhất là số 2, đó là số nguyên tố chẵn duy nhất.

Cách tìm số nguyên tố

– Cách tìm số nguyên tố đơn giản

Phương pháp đơn giản để tìm số nguyên tố là chia thử nghiệm. Với cách này chỉ cần chia số cần kiểm tra theo lý thuyết số nguyên tố là được. Tuy nhiên đây được đánh giá là phương pháp chậm, mất nhiều thời gian và có thể kéo theo nhiều sai số trong quá trình thực hiện.

– Tìm số nguyên tố bằng theo tác lặp từng phần tử với bước nhảy 1

Giả sử cần kiểm tra số n có phải là số nguyên tố hay không chỉ cần áp dụng các bước thực hiện như sau:

Bước 1: Nhập vào n

Bước 2: Kiểm tra nếu n < 2 thì đưa ra kết luận n không phải là số nguyên tố.

Bước 3: Lặp từ 2 tới (n-1) nếu trong khoảng này tồn tại số mà n chia hết thì đưa ra kết luận n không phải là số nguyên tố. Nếu kết quả ngược lại n là số nguyên tố.

– Tìm số nguyên tố bằng theo tác lặp từng phần với bước nhảy 2

Theo định nghĩa về số nguyên tố thì số 2 là số nguyên tố chẵn duy nhất do đó ta sẽ dễ dàng loại được 2 ra khỏi vòng lặp, khi đó trong thân vòng lặp chỉ cần kiểm tra các số lẻ, đây là cách được đánh giá là tối ưu hơn một cách đáng kể.

1. Số nguyên tố là gì?

Số nguyên tố là tập hợp các số tự nhiên lớn hơn 1, chia hết cho 1 và chính nó. Nói theo một cách đơn giản, số nguyên tố là những số chỉ có đúng hai ước số là 1 và chính nó.

Ví dụ: 2, 3, 5, 7, 11, 13, 17, 23, 29,…đều được gọi là số nguyên tố.

Chú ý: 

Các số tự nhiên lớn hơn 1 không phải là số nguyên tố được gọi là hợp số. Ví dụ: số 7 là số nguyên tố vì cách duy nhất để viết nó dưới dạng một tích là: (1 x 7) hoặc (7 x 1), có một thừa số là chính số 7. Nhưng số 6 là hợp số vì nó là tích của hai số ( 2 × 3 ) mà cả hai số 2 và số 3 đều nhỏ hơn số 6.

Có hai trường hợp không được xét là số nguyên tố là số 0 và số 1.

Những khái niệm khác có liên quan:

Số nguyên tố cùng nhau là số tự nhiên có ước chung lớn nhất bằng một.

Ví dụ: Số 7 và số 8 có ước chung lớn nhất bằng 1 (7 = 1 x 7; 8 = 1 x 2 x 2 x 2). Như vậy, ta kết luận rằng số 7 và số 8 là hai số nguyên tố cùng nhau.

Số siêu nguyên tố là số nguyên tố mà khi ta bỏ một số tùy ý vào các chữ số bên phải của nó thì phần còn lại vẫn tạo thành một số nguyên tố.

Ví dụ: Số 1337 là số siêu nguyên tố có 4 chữ số vì nếu bỏ đi số 37 thì số 13 cũng là số nguyên tố, hay bỏ số 7 thì số 133 cũng vẫn là số nguyên tố. Ngoài ra, các số: 2333, 2339, 2393, 7333, 7393, 37337, … cũng được gọi là siêu nguyên tố.

Tích các thừa số nguyên tố là phép nhân giữa các số nguyên tố.

Ví dụ: 3 × 5 × 7 = 105. Trong đó số 3, 5, 7 là các số nguyên tố.

2. Tính chất của số nguyên tố:

Số nguyên tố mang những tính chất sau đây:

– Số 2 vừa là số nguyên tố nhỏ nhất và đồng thời vừa là số nguyên tố chẵn duy nhất;

– Không thể giới hạn số lượng số nguyên tố cũng như tập hợp các số nguyên tố, Bởi số nguyên tố là vô hạn;

– Tích của hai số nguyên tố không thể là một số chính phương khi hai số nguyên tố đó nhân với nhau;

– Ước tự nhiên nhỏ nhất khác 1 của một số tự nhiên được coi là số nguyên tố;

– Một tập hợp số a bất kỳ có ước nhỏ nhất là một số dương b với điều kiện b khác 1 và b phải nhỏ hơn căn bậc hai của a thì b là số nguyên tố.

3. Bảng số nguyên tố:

Bảng số nguyên tố:

Những lưu ý về số nguyên tố:

Nguyên tố hoá học là gì?

Nguyên tố hoá học là tập hợp các nguyên tử cùng loại, có cùng số proton trong hạt nhân. Mỗi nguyên tố hoá học sẽ được xác định dựa theo số proton trong hạt nhân nguyên tử của nó.

Nếu một nguyên tố hoá học được thêm vào hoặc bớt đi một nguyên tử thì sẽ tạo ra một nguyên tố mới. Bên cạnh đó, các nguyên tử của cùng một nguyên tố sẽ có cùng số hiệu nguyên tử. 

Có bao nhiêu nguyên tố hoá học?

Khi xã hội ngày càng phát triển thì con người ngày càng tìm ra nhiều nguyên tố hoá học hơn. Bảng tuần hoàn hóa học hiện nay có tổng cộng 118 nguyên tố hoá học được công nhận và chia thành nhiều nhóm khác nhau. Các nguyên tố hoá học được sắp xếp theo chiều tăng của số proton trong hạt nhân nguyên tử. Các nhóm nguyên tố hoá học được phân chia bao gồm: nhóm kim loại, nhóm phi kim, nhóm khí hiếm và nhóm nguyên tố đất hiếm.

Xem thêm nhiều thông tin kiến thức hay tại AMA

Phân loại nguyên tố hóa học

Nguyên tố kim loại

Nguyên tố kim loại thường ở dạng đơn chất, thể rắn trong điều kiện thường (trừ một số kim loại đặc biệt như thuỷ ngân, xeri và gali ở thể lỏng). Hiện nay, có tất cả 81 nguyên tố kim loại trong bảng tuần hoàn hoá học.

Oxit của các nguyên tố kim loại thường là oxit bazơ hoặc oxit lưỡng tính. Một số trường hợp kim loại có mức oxi hoá cao thì oxit của nó là oxit axit. Nguyên tố kim loại thường có từ 1e đến 3e ở lớp ngoài cùng. 

Nguyên tố phi kim

Nguyên tố phi kim là những nguyên tố thường ở dạng đơn chất, thể khí ở điều kiện thường. Hiện có tổng cộng 16 nguyên tố phi kim trong bảng tuần hoàn hoá học. Oxit của các nguyên tố phi kim là oxi axit hoặc oxit trung tính. Nguyên tố phi kim thường có 4e đến 7e ở lớp ngoài cùng, chỉ trừ các khí hiếm có 8e ở lớp ngoài cùng. 

Nguyên tố á kim

Nguyên tố á kim là những nguyên tố ở dạng đơn chất và là chất bán dẫn, thường mang cả tính chất của kim loại và phi kim. hiện trong bảng tuần hoàn có 5 nguyên tố á kim gồm Bo, Silic, Asen, Telu và Gemani. Oxit của các nguyên tố á kim là oxit lưỡng tính.

Khái niệm nguyên tố hóa học là gì?

Sách giáo khoa Hóa học 8 định nghĩa rất rõ khái niệm nguyên tố hóa học là gì? Theo đó, nguyên tố hóa học là tập hợp những nguyên tử cùng loại, có cùng số proton trong hạt nhân. Như vậy số proton (p) được coi là đặc trưng của một nguyên tố hóa học.

Vì sao lại có khái niệm nguyên tố hóa học là gì? Thực tế, chúng ta chỉ đề cập đến những lượng nguyên tử vô cùng lớn. Ví dụ như để tạo ra 1g nước, ta cần tới hơn 3 vạn tỉ tỉ nguyên tử oxi, và số nguyên tử hidro cần còn lớn gấp đôi số lượng đó. Chính bởi vậy, thay vì nói những nguyên tử loại này, những nguyên tử loại kia chúng ta sẽ nói nguyên tố hóa học này, nguyên tố hóa học kia.

Các nguyên tử thuộc cùng một nguyên tố hóa học đều có tính chất hóa học giống nhau.

Đặc điểm của nguyên tố hóa học

Mỗi một nguyên tố hóa học (thường gọi là nguyên tố) đều có một tên gọi và ký hiệu riêng để chúng ta dễ dàng nhận biết. Tên gọi chính thức của nguyên tố hóa học được quy định bởi International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC – Liên minh Quốc tế về Hóa học Cơ bản và Hóa học ứng dụng).

Nguyên tố hóa học là một chất hóa học tinh khiết, bao gồm một nguyên tử nguyên tử, được phân biệt bởi số hiệu nguyên tử bao gồm lượng proton có trong mỗi hạt nhân (Wikipedia.org).

Nguyên tố hóa học ký hiệu như thế nào?

Mỗi nguyên tố hóa học được biểu diễn bằng một hay hai chữ cái, thường là một trong 2 chữ cái đầu trong tên La – tinh của nguyên tố trong đó có chữ cái đầu được viết ở dạng chữ in hoa, gọi là kí hiệu hóa học.

Kí hiệu hóa học được quy định dùng thống nhất trên toàn thế giới. Và theo quy ước, mỗi kí hiệu của một nguyên tử nguyên tố đó. Ví dụ, muốn chỉ 2 nguyên tử Nhôm hoặc nhiều hơn hai ta viết 2 Al.

Ký hiệu một số nguyên tố phổ biến:

Số nguyên tố là gì? Ví dụ minh họa

Số nguyên tố là tập hợp các số tự nhiên >1, chia hết cho 1 và chính nó. Hoặc hiểu một cách đơn giản, những số tự nhiên nào lớn hơn 1, không chia được cho số nào khác ngoài số 1 và chính số đó thì đó là số nguyên tố.

Ví dụ số nguyên tố là 3, 5, 7, 13, 17, 23, 29, 97, 101, 997…

Định nghĩa về số nguyên tố

Tính chất số nguyên tố là gì?

Bạn đã biết số nguyên tố là gì. Vậy bạn có thắc mắc các tính chất đặc trưng của số nguyên tố là gì không? Dưới đây là các thông tin chi tiết về các tính chất này. Nắm rõ điều này sẽ giúp bạn tính toán số nguyên tố nhanh chóng, dễ dàng hơn.

• 2 là số nguyên tố chẵn duy nhất. Đây cũng là số nguyên tố nhỏ nhất.
• Ước tự nhiên nhỏ nhất #1 của một số tự nhiên là số nguyên tố.
• Số nguyên tố là vô hạn.
• Tích của 2 số nguyên tố không thể là một số chính phương.
• Một tập hợp số c bất kỳ có ước nhỏ nhất là một số dương (x) với điều kiện x #1 và x< √c thì x là số nguyên tố.

Sự thật về số nguyên tố nhỏ nhất

Hướng dẫn các cách tìm số nguyên tố

Dưới đây là một số cách tìm số nguyên tố mà bạn có thể tham khảo để áp dụng khi cần.

• Cách 1: Tìm số nguyên tố A trong khoảng 2 – (A – 1)

Nếu A < 2 thì A không phải số nguyên tố

Nếu A > 2 và trong khoảng 2 – (A- 1) không có số A chia hết thì A là số nguyên tố.

Ví dụ A = 13, trong khoảng 2 – 12 có các số 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12; 13 không chia hết cho số nào => 13 là một số nguyên tố.

• Cách 2: Tìm số nguyên tố A trong khoảng 2 – (A – 2)

Nếu trong khoảng 2 – (A – 2) có số lẻ mà A không chia hết thì A là số nguyên tố.

Ví dụ A = 13, trong khoảng 2 – 11 có các số lẻ là 3, 5, 7, 9; 13 không chia hết cho số nào => 13 là một số nguyên tố.

• Cách 3: Dùng máy tính cầm tay tìm số nguyên tố

Để kiểm tra xem A có phải số nguyên tố không, bạn thực hiện như sau: Nhập A > “=” > Shift + FACT.

Nếu kết quả hiển thị là A thì A là số nguyên tố.

Nếu kết quả hiển thị là phép nhân thì A không phải số nguyên tố.