عنصر (شیمی)

جدول تناوبی عناصر

عنصر شیمیایی، در دانش شیمی به ماده‌ای گفته می‌شود که اتم‌های آن تعداد پروتون‌های برابر در هسته‌ی خود داشته باشند. این عدد (تعداد پروتون‌ها) که با نماد Z نشان داده می‌شود، عدد اتمی آن عنصر نام دارد. همه اتم‌هایی که دارای تعداد پروتون‌های برابر (عدد اتمی برابر) باشند، ویژگی‌های شیمیایی یکسانی دارند. اما اتم‌های یک عنصر می توانند دارای تعداد متفاوتی نوترون باشند که ایزوتوپ‌های آن عنصر نامیده می‌شوند. گاهی نیز برای سادگی، به عنصر شیمیایی صرفاً عنصر گفته می‌شود. ویژگی‌های شیمیایی اتم‌های یک عنصر توسط ساختار الکترونی آنها تعیین می‌شود که آن نیز به تعداد پروتون‌های هسته آن اتم وابسته است.

عناصر شیمیایی می توانند در هنگام واکنش شیمیایی با یکدیگر ترکیب شده و تعداد بیشماری ماده شیمیایی بوجود آورند. مثلاً آب نتیجه واکنش دو اتم از عنصر هیدروژن با یک اتم از عنصر اکسیژن و تشکیل مولکولی با فرمول شیمیایی H₂O است. همین دو عنصر در شرایط متفاوت می‌توانند مولکول دیگری را به نام هیدروژن پراکسید (آب اکسیژنه) با فرمول H₂O₂ تشکیل دهند. به همین شکل، همه ترکیب‌های شیمیایی می‌توانند به عناصر سازنده خود تجزیه شوند. به عنوان مثال می‌توان آب را به کمک برق‌کافت به عناصر هیدروژن و اکسیژن تبدیل کرد.

یک ماده خالص که تنها از اتم های یک عنصر تشکیل شده باشد، ماده ساده نامیده می شود. چنین ماده‌ای را نمی‌توان به ماده دیگری تجزیه کرد. از این دیدگاه، ماده ساده در برابر ماده مرکب قرار می‌گیرد. به عنوان مثال، اکسیژن یک عنصر است. اما ماده‌ای را که ما در طبیعت بعنوان گاز اکسیژن شناخته‌ایم، در حقیقت یک ماده ساده دو اتمی از این عنصر است که که «دی اکسیژن» یا «اکسیژن مولکولی» (O₂) نامیده می‌شود. ازن شکل دیگری از عنصر اکسیژن است که در طبیعت با فرمول (O₃) یافت می‌شود. رابطه بین دی اکسیژن و ازن رابطه‌ای است که به آن دگرشکلی (آلوتروپی) می‌گویند. به زبان دیگر، دی اکسیژن و ازن، دگرشکل‌های عنصر اکسیژن هستند. الماس و گرافیت نیز آلوتروپ‌های عنصر کربن هستند.

عناصر شیمیایی را نمی توان به کمک واکنش‌های شیمیایی معمولی به یکدیگر تبدیل کرد. تنها واکنشی که می توان با استفاده از آن تعداد پروتون‌های هسته اتم های یک عنصر را تغییر داد و یک عنصر را به عنصر دیگری تبدیل کرد، یک واکنش هسته‌ای است که آن را واکنش تبدیل هسته‌ای می‌نامند.

تاکنون حدود ۱۱۸ عنصر، کشف یا ساخته شده‌اند. از این تعداد، ۹۴ عنصر در طبیعت یافت می‌شوند و بقیه به طور مصنوعی و به کمک واکنش‌های هسته‌ای در آزمایشگاه ساخته می‌شوند. از میان همه عناصر، ۸۰ عنصر دارای حداقل یک ایزوتوپ پایدار می‌باشند که به جز عنصر شماره ۴۳ (تکنسیم) و عنصر شماره ۶۱ (پرومتیم) همگی دارای عدد اتمی برابر یا پایین‌تر از ۸۲ هستند. به زبان دیگر در جدول تناوبی تنها عناصری که از عنصر ۸۳ (بیسموت) سبکتر بوده و دارای ایزوتوپ پایدار نمی‌باشند، تکنسیم و پرومتیم هستند.

تاریخچه

نمادعناصر چهارگانه در یونان باستان

یونانیان باستان بر این باور بودند که کل ماده موجود در جهان از مقداری مواد ساده پدید آمده است که عنصر نام دارند. آنها این عناصر پایه که سازنده بقیه مواد جهان هستند را آتش، هوا، خاک و آب می‌دانستند. در کنار این‌ها قائل به وجود عنصر پنجمی بنام اتر بودند که در اندیشه آنها، سازنده اجرام آسمانی بود. این عنصر بعداً بنام quintessence نامیده شد که در زبان لاتین به معنی عنصر پنجم است. رابرت بویل در سال ۱۶۶۱ در کتاب شیمی‌دان شکاک مفاهیم جدیدی را برای عنصر ارائه کرد. به نظر او عناصر، موادی بودند که از ترکیب هیچ ماده دیگری ساخته نشده‌باشند؛ بلکه خود در ترکیب با یکدیگر، اجسام تازه‌ای را شکل دهند. وی بر این عقیده بود که تشخیص عناصر، تنها با آزمایش شیمیایی ممکن است. بعدها آنتوان لاوازیه پدر شیمی مدرن همین مفهوم را گسترده‌تر کرد و ماده‌ای را عنصر نامید که به مواد ساده‌تری تجزیه نشود. هر چند او نور و گرما را هم به همراه چند ماده مرکب به اشتباه در فهرست عناصر خود وارد کرده‌بود. ولی توانست ۲۳ عنصر را به درستی از هم تفکیک و معرفی کند. لاوازیه موادی را که از پیوستن چند عنصر حاصل می‌شوند، مواد مرکب نامید.

ویژگی‌های عناصر

عدد اتمی

نوشتار اصلی: عدد اتمی

عدد اتمی یک عنصر که با Z نشان داده می‌شود، برابر با تعداد پروتون‌هایی است که در هسته اتم‌های آن عنصر یافت می‌شود. برای مثال، تمام اتم‌های هیدروژن تنها یک پروتون در هسته خود دارند. به همین دلیل، عدد اتمی هیدروژن برابر با یک است. اما ممکن است که هسته اتم‌های یک عنصر، دارای تعداد نوترون‌های متفاوت باشند، که هر کدام نشانگر ایزوتوپ‌های متفاوت آن عنصر هستند.

اتم های یک عنصر از دیدگاه الکتریکی خنثی هستند. زیرا تعداد الکترون‌های آن که دارای بار منفی هستند با تعداد پروتون‌های آن که دارای بار مثبت هستند برابر است. به همین دلیل، عدد اتمی اتم های یک عنصر هم نشان دهنده تعداد پروتون‌ها و هم الکترون‌های آن است. ویژگی‌های شیمیایی یک عنصر بیش از هر چیز با آرایش الکترونی آن تعیین می‌شود. می‌توان گفت که شناخت عدد اتمی یک عنصر به شناخت ماهیت آن عنصر کمک می‌کند. عدد اتمی یک عنصر را در گوشه سمت چپ و پایین نماد آن عنصر به صورت _zX می‌نویسند.

گاهی اصطلاح سبک یا سنگین به صورت غیر رسمی برای اشاره به عدد اتمی نسبی عنصر (و نه چگالی آن) استفاده می‌شود. مثلاً عناصر سبک‌تر از کربن و یا عناصر سنگین‌تر از سرب. هر چند وزن یا جرم اتم‌های یک عنصر همانند عدد اتمی آن از یک روند افزایشی با آهنگ ثابت برخوردار نیست.

عدد جرمی

عدد جرمی یک عنصر که با A نشان داده می‌شود، برابر است با مجموع تعداد نوکلئون‌ها (پروتون و نوترون) در داخل هسته اتم‌های آن عنصر. اگرچه تعداد پروتون‌های اتم‌های یک عنصر همواره برابر است؛ ولی اتم‌های یک عنصر می‌توانند دارای تعداد نوترون‌های متفاوت و در نتیجه عدد جرمی متفاوت (ایروتوپ‌های متفاوت) باشند. برای مثال، هیدروژن دارای سه ایزوتوپ اصلی است که عبارتند از:

• پروتیوم یا هیدروژن معمولی که هسته آن فاقد نوترون است،
• دوتریوم که کمیاب‌تر بوده و هسته آن دارای یک نوترون و یک پروتون است
• و تریتیم که هیدروژن پرتوزا است و در طبیعت به تعداد بسیار کم یافت شده و در هسته خود دارای دو نوترون و یک پروتون است.

عدد جرمی معمولاً تاثیری بر روی آرایش الکترونی اتم‌های یک عنصر و در نتیجه خواص شیمیایی آن ندارد. اما اثرات ایزوتوپیک (تغییرات عدد جرمی) می‌توانند در اتم‌های سبک (لیتیم، هیدروژن و هلیم) به راحتی مشاهده شوند. زیرا اضافه یا کم شدن یک نوترون در هسته این اتم‌ها منجر به تغییرات نسبتاً مشهود در جرم اتم می‌شود که بر روی سینتیک واکنش‌های شیمیایی و استواری پیوندهای شیمیایی تأثیرگذار است. عدد جرمی، برای ۱۱۵ عنصر دیگر، اثر چندانی بر روی خواص شیمیایی عنصر ندارد.

عدد جرمی معمولاً در کنار نماد عنصر نشان داده نمی‌شود؛ مگر این که بخواهیم به تفاوت ایزوتوپ‌های آن عنصر اشاره کنیم. برای نشان دادن عدد جرمی در کنار نماد شیمیایی عنصر، باید آن را در گوشه سمت چپ و بالای آن به صورت ^AX نوشت.

جرم اتمی

نوشتار اصلی: جرم اتمی

جرم اتمی هر اتم، عددی است حقیقی که برابر است با جرم هر ایزوتوپ خاص از اتم یک عنصر که با واحد یکای جرم اتمی (U) نشان داده می‌شود. به دلیل برابر واحد U نبودن جرم پروتون و نوترون، بیشتر بودن تعداد نوترون‌ها از پروتون‌ها و ناچیز بودن جرم الکترون‌ها و همچنین به خاطر وجود انرژی بستگی هسته‌ای، عدد جرمی با جرم اتمی متفاوت است. به عنوان مثال، جرم اتمی کلر-۳۵ تا پنج رقم معنی‌دار برابر با ۳۴/۹۶۹U و وزن اتمی کلر-۳۷ برابر با ۳۶/۹۶۶U می‌باشد. جرم اتمی یک ایزوتوپ خالص یک عنصر بر حسب U بسیار به عدد جرمی آن نزدیک می‌باشد. تنها استثنا در مورد جرم اتمی ایزوتوپی از یک عنصر که از لحاظ ریاضی یک عدد حقیقی نیست، ایزوتوپ کربن-۱۲ است که مقدار آن بر حسب تعریف، دقیقاً برابر با دوازده U می‌باشد. زیرا یکای جرم اتمی به صورت یک دوازدهم جرم ایزوتوپ آزاد و بدون بار کربن-۱۲ در حالت پایه تعریف می‌شود. جرم اتمی نسبی یا همان وزن اتمی (اصطلاح مشهور و تاریخی برای جرم اتمی نسبی) هر عنصر در واقع میانگین جرم‌های اتمی تمام ایزوتوپ‌های آن عنصر با توجه به درصد فراوانی آن‌ها است. برای مثال جرم اتمی نسبی کلر برابر با ۳۵/۴۵۳U است که اختلاف معنی‌داری با عدد طبیعی منظور شده برای کلر (۳۵) دارد. علت آن، وجود دو ایزوتوپ با درصدهای فراوانی متفاوت در طبیعت است: کلر-۳۵ با درصد فراوانی ۷۶٪ و کلر-۳۷ با درصد فراوانی ۲۴٪.

ایزوتوپ

نوشتار اصلی: ایزوتوپ

ایزوتوپ‌های یک عنصر، اتم‌هایی با تعداد پروتون‌های برابر و تعداد نوترون‌های متفاوت می‌باشند. برای مثال، عنصر کربن سه ایزوتوپ اصلی دارد. تمام اتم‌های کربن دارای شش پروتون در درون هسته خود هستند؛ ولی می‌توانند دارای شش، هفت و یا هشت نوترون باشند. بنابراین سه ایزوتوپ کربن به ترتیب دارای عدد جرمی ۱۲، ۱۳ و ۱۴ بوده و کربن-۱۲، کربن-۱۳ و کربن-۱۴ نام دارند.

به جز هیدروژن که ایزوتوپ‌های آن دارای جرم نسبی بسیار متفاوت با یکدیگر و در نتیجه اثرات شیمیایی متفاوت می‌باشند، ایزوتوپ‌های دیگر عناصر به راحتی از هم قابل شناسایی نیستند.

تمام عناصر دارای تعدادی ایزوتوپ رادیواکتیو یا رادیوایزوتوپ می‌باشند. هر چند تمام این رادیوایزوتوپ‌ها طبیعی نیستند. رادیوایزوتوپ‌ها معمولاً با تابش پرتو آلفا یا پرتو بتا به عناصر دیگری تبدیل می‌شوند. ایزوتوپ‌های غیر رادیو اکتیو از هر عنصر، ایزوتوپ پایدار نام دارند. تمام ایزوتوپ‌های پایدار شناخته شده به صورت طبیعی یافت می‌شوند. بیشتر عناصری که در طبیعت یافت می‌شوند، بیش از یک ایزوتوپ پایدار دارند. بسیاری از رادیوایزوتوپ‌ها که در طبیعت یافت نمی‌شوند، پس از سنتز مصنوعی توصیف و معرفی می‌شوند. برخی عناصر نیز دارای هیچ ایزوتوپ پایداری نیستند.

دگرشکل

نوشتار اصلی: دگرشکلی

اتم‌های عناصر خالص می‌توانند با یکدیگر بیش از یک نوع پیوند، ایجاد کرده و در نتیجه با چندین ساختار متفاوت مشاهده شوند. به این اشکال مختلف، آلوتروپ می‌گویند. آلوتروپ‌ها در خواص شیمیایی با یکدیگر متفاوت هستند. برای مثال، کربن می‌تواند به شکل الماس با ساختار چهاروجهی در اطراف هر اتم کربن، به شکل گرافیت با ساختار لایه‌لایه و شش وجهی، به شکل گرافین که تشکیل شده از یک لایه گرافیت و بسیار مستحکم است و یا به شکل فولرن با ساختار کروی یافت شود. ریزلوله‌های کربن نیز یکی دیگر از آلوتروپ‌های کربن هستند که از لوله‌هایی با ساختار شش وجهی تشکیل شده‌اند ( که حتی در خواص الکتریکی نیز می توانند با یکدیگر متفاوت باشند). توانایی یک عنصر برای وجود داشتن به اشکال مختلف آلوتروپی نامیده می‌شود.

حالت استاندارد یک عنصر شیمیایی، شکلی از آن عنصر است که آنتالپی استاندارد تشکیل آن در شرایط طبیعی کمینه باشد. طبق قرارداد، کمترین آنتالپی استاندارد تشکیل را در محاسبات برابر با صفر در نظر می‌گیرند. برای مثال حالت استاندارد کربن، گرافیت است. زیرا پایدارترین آلوتروپ در بین همه ساختارهای کربن می‌باشد.

خواص عمومی

چندین اصطلاح معمولاً برای توصیف خواص فیزیکی و شیمیایی عناصر شیمیایی استفاده می شوند.

رسانایی

نوشتار اصلی: مقاومت و رسانایی الکتریکی

نخستین وجه تمایز بین فلزات و غیر فلزات، توانایی آنها در رسانایی الکتریکی است. عناصری که توانایی هدایت جریان الکتریسیته را دارند، در گروه فلزات تقسیم‌بندی می‌شوند و عناصری که رسانایی الکتریکی آنها بسیار پایین است، غیر فلزات را تشکیل می‌دهند. در این میان، گروه دیگری از عناصر به نام شبه فلز نیز وجود دارند که خواصی حد واسط بین فلزات و غیر فلزات را نشان داده و به صورت نیم‌رسانا عمل می‌کنند.

حالت ماده

معیار دیگر برای متمایز کردن عناصر از یکدیگر، حالت ماده یا فاز ماده است. در دما و فشار استاندارد، فازهای متصور برای یک عنصر عبارتند از جامد، مایع و گاز. بیشتر عناصر در دمای مرسوم و فشار اتمسفر، جامد هستند. در حالی که برخی گاز بوده و تنها عناصر مایع در دمای صفر درجه سلسیوس (سی و دو درجه فارنهایت) برم و جیوه هستند. گالیم و سزیم نیز در این دما جامد هستند، اما به ترتیب در دماهای ۲۸/۴ سلسیوس و ۲۹/۸ سلسیوس تبدیل به مایع می‌شوند.

دمای جوش و دمای ذوب

دمای جوش و دمای ذوب را که معمولاً در مقیاس سلسیوس در فشار یک اتمسفر ذکر می‌شوند، می‌توان به عنوان معیاری برای تشخیص عناصر از یکدیگر مورد استفاده قرار داد. این دو معیار برای بسیاری از عناصر محاسبه شده‌اند، اما دمای ذوب و جوش برای بسیاری از عناصر مصنوعی و برخی عناصر پرتوزای بسیار کمیاب شناخته شده نیست. هلیم در صفر مطلق نیز مایع باقی می‌ماند؛ بنابراین برای این عنصر، نقطه ذوب تعریف نمی‌شود و تنها نقطه جوش برای آن معنی‌دار است.

چگالی

چگالی در دما و فشار استاندارد، برای توصیف و تشخیص عناصر از یکدیگر مورد استفاده قرار می‌گیرد. چگالی معمولاً با واحد g/cm³ بیان می‌شود. از آنجایی‌که تعداد زیادی از عناصر به شکل گاز یافت می‌شوند، چگالی آنها نیز برای حالت گازی، مایع و یا شکل جامد آنها بصورت جداگانه بیان می‌شود. برای عناصری که آلوتروپ‌های متفاوت و در نتیجه چگالی‌های متفاوت دارند، معمولاً چگالی یک آلوتروپ به عنوان نماینده چگالی‌های متفاوت آن عنصر عنوان می شود. هر چند در صورت نیاز به جزئیات بیشتر می‌توان چگالی هر آلوتروپ را به صورت جداگانه عنوان کرد. مثلاً چگالی سه آلوتروپ معروف کربن یعنی کربن آمورفی، گرافیت و الماس به ترتیب ۱/۸-۲/۱، ۲/۲۶۷ و ۳/۵۱۵ g/cm³ می‌باشد.

ساختار بلوری

نوشتار اصلی: ساختار بلوری

عناصری که تاکنون به عنوان نمونه عناصر جامد مطالعه شده‌اند، هشت نوع حالت بلور را نشان می‌دهند: مکعبی، مکعبی مرکز-پر، مکعبی وجه-پر، شش وجهی، مونو کلینیک، اورتورومیک و چهار وجهی. برای برخی عناصر مصنوعی پس از اورانیوم، بلورهایی موجود است که از فرط کوچکی نمی‌توان برای آنها ساختار بلوری تعیین نمود.

جدول تناوبی

نوشتار اصلی: جدول تناوبی

ویژگی‌های عناصر شیمیایی در جدول تناوبی خلاصه می‌شوند. در این جدول، عناصر به ترتیب عدد اتمی در سطرها و ستون‌هایی جای گرفته‌اند. به هر سطر، یک تناوب و به هر ستون، یک گروه می‌گویند. هر چند پیش از مندلیف، کسانی سعی کرده بودند که این جدول را شکل دهند؛ اما افتخار تهیه آن به نام دیمتری مندلیف، شیمی‌دان روس، به سال ۱۸۶۹ ثبت شده‌است. هدف مندلیف در ابتدا نشان دادن خواص تناوبی عناصر بود. با گذشت زمان و به موازات کشف عناصر تازه، جدول بارها دستخوش تغییر و پالایش شد و مدل‌های نظری نوین برای توضیح رفتار شیمیایی عناصر ارائه شد. امروزه استفاده از جدول تناوبی در محیط‌های آموزشی به امری روزمره تبدیل شده‌است.

نام‌گذاری عناصر

نماد عناصر دارای ریشه لاتین

نام	نماد	نام لاتین
آنتیموان	Sb	Stibium
مس	Cu	Cuprum
طلا	Au	Aurum
آهن	Fe	Ferrum
سرب	Pb	Plumbum
جیوه	Hg	Hydrargyrum
پتاسیم	K	Kalium
نقره	Ag	Argentum
سدیم	Na	Natrium
قلع	Sn	Stannum

نام‌گذاری مواد مختلف که امروزه به نام عنصر شناخته می‌شوند، پیش از ارائه نظریه اتمی آغاز شده بود. بسیاری از فلزات، ترکیب‌ها و آلیاژهایی که در آن زمان از سوی شیمی‌دانان به عنوان عنصر شناخته نمی‌شدند، با توجه به ویژگی‌های زبانی و فرهنگی خاص هر منطقه، دارای نام‌های محلی بودند. حتی پس از شناخته شدن مفهوم عنصر، نام‌های موجود برای عناصر شناخته شده قدیمی مانند جیوه، طلا، نقره، آهن و ... در بیشتر کشورهای دنیا حفظ شدند. به منظور برقراری ارتباط ساده‌تر در بین محافل آکادمیک و نیز به منظور تسهیل اهداف تجاری، نام عناصر قدیمی و همینطور عناصری که اخیراً کشف شده‌اند، توسط آیوپاک (اتحادیه بین‌المللی شیمی کاربردی و شیمی محض) و بیشتر با نگاهی مثبت نسبت به زبان انگلیسی به عنوان یک زبان بین‌المللی انتخاب می‌شود. مثلاً پذیرش نام طلا (گلد) به جای Aurum به عنوان نام عنصر ۷۹ در حالی که نماد آن یعنی «Au» از زبان لاتین وام گرفته شده است، حاصل این رویکرد است.

در نیمه دوم قرن بیستم آزمایشگاه‌های فیزیک قادر به ساخت هسته عناصر با نیم‌عمر بسیار کوتاه و در کمیتی‌هایی شدند که در هر بازه زمانی بتوان آنها را ردیابی کرد. این عناصر هم توسط آیوپاک معمولاً با پیشنهاد کاشفان آنها نامگذاری می شوند. البته در مورد برخی عناصر با عدد اتمی بزرگتر از ۱۰۳ تا مدت‌ها بحث بر سر این بود که کدام گروه زودتر عناصر مذکور را سنتز کرده‌اند و بنابراین نام‌گذاری آنها تا مدت‌ها به تعویق افتاد.

نماد شیمیایی عناصر

عناصر شیمیایی طبق قرارداد با نمادهای شیمیایی نشان داده می‌شوند که از یک یا دو حرف ابتدایی از نام انگلیسی (مانند سدیم (Soda))، آلمانی (مانند تنگستن (Wolfram))، لاتین (مانند مس (Cuprum))، عربی (مانند بوراق (B)) و یا پارسی (مانند زیرکونیوم یا زرگون (Zr) و روی یا زینک (سنگ)Zn) آن عنصر تشکیل شده است. جدول روبرو نشان دهنده نماد و نام برخی عناصر است که ریشه لاتین دارند. هر چند عناصر بسیاری هستند که نام‌های متفاوتی در زبان‌های مختلف دارند، اما نماد هر عنصر در همه زبان‌ها یکسان است.

نماد شیمیایی عمومی

به جز نمادهای عناصر، نمادهای دیگری نیز هستند که در شیمی به صورت تک حرفی و با مفاهیم مشخص استفاده می‌شوند. مثلاً "X" برای اشاره به عناصر گروه هفتم یعنی هالوژن‌ها، "R" برای اشاره به رادیکال‌ها یعنی مواد مرکب مانند زنجیره‌های هیدروکربنی، "Q" برای نشان دادن گرما در واکنش‌های شیمیایی، "L" برای اشاره به لیگاندها در شیمی معدنی و شیمی فلزی آلی و "M" به صورت عمومی برای نشان دادن فلزات به کار می‌روند. "Ln" نیز یک نماد دو حرفی است که برای اشاره به لانتانیدها استفاده می‌شود.

فراوانی

نوشتار اصلی: فراوانی عنصرهای شیمیایی

۱۱۸ عنصر تا سه ماهه اول سال ۲۰۱۵ توسط شیمی‌دانان مشاهده شدند. مشاهده به این معناست که حداقل یک اتم از عنصر مورد نظر را بتوان در شرایط معتبر و قابل اطمینان ردیابی کرد. برای نمونه تا امروز تنها سه اتم از عنصر ۱۱۸ ردیابی شده است. از این میان آیوپاک تنها ۱۱۲ عنصر ابتدایی به همراه عناصر شماره ۱۱۴ و ۱۱۶ را به رسمیت شناخته‌است.

از میان نود و چهار عنصری که در طبیعت یافت می‌شوند، شش عنصر یعنی عناصر تکنسیم، پرومتیم، استاتین، پلوتونیم، فرانسیم و نپتونیم تنها به صورت رادیوایزوتوپ طبیعی در مقادیر بسیار ناچیز یافت می‌شوند. تمام این شش عنصر به علاوه عنصری بنام کالیفرنیم در فضا نیز ردیابی شده‌اند. ۲۲ عنصر دیگر که نه بر روی زمین و نه در فضا یافت نمی‌شوند، به طور مصنوعی از عناصر سبکتر و به روش همجوشی هسته‌ای ساخته می‌شوند.

فرایند ساخت عناصر در فضا

ده عنصر فراوان در کهکشان راه شیری بر اساس تخمین‌های طیف‌سنجی

عدد اتمی	نام عنصر	فراوانی (قسمت در میلیون)
۱	هیدروژن	۷۳۹۰۰۰
۲	هلیم	۲۴۰۰۰۰
۸	اکسیژن	۱۰۴۰۰
۶	کربن	۴۶۰۰
۱۰	نئون	۱۳۴۰
۲۶	آهن	۱۰۹۰
۷	نیتروژن	۹۶۰
۱۴	سیلیسیم	۶۵۰
۱۲	منیزیم	۵۸۰
۱۶	گوگرد	۴۴۰

بر اساس مدل استاندارد کیهان‌شناسی، فراوانی نسبی ایزوتوپ‌های ۹۵ عنصر در جهان هستی حاصل چهار پدیده است:

• ترکیب هسته‌ای نخستین که در پی آن، سه یا چهار عنصر نخستین یعنی هیدروژن، هلیم، لیتیم و بریلیم به وجود آمدند.
• ترکیب هسته‌ای اختری که بیست و دو عنصر بعدی (تا عنصر آهن) را پدید آورد.
• پدیده پراش که در طی آن هسته‌های عناصر یاد شده، محیط بین اختری را (به ویژه با عناصر لیتیم و بریلیم که به مقدار بسیار زیاد در تشعشع کیهانی یافت می‌شوند) پر نموده‌اند.
• تسخیر نوترون که در آن، هسته این عناصر بر روی ستاره‌های در حال مرگ، به ویژه ابرنواخترها، تمام عناصر سنگین‌تر از آهن را به دو روش سریع (R) یا آرام (S) به وجود آوردند. هر چند به جز این دو روش، روش پروتون سریع (RP) و روش فروپاشی نوری (P) به خصوص برای تشکیل هسته اتم عناصر پر پروتون نظیر جیوه دخیل بوده‌اند.

هیدروژن فراوان‌ترین عنصر موجود در همه جهان است. پس از آن، هلیم، اکسیژن و کربن، بیشترین فراوانی را در جهان دارند.

فراوانی در زمین

فراوان‌ترین عنصر در کره زمین و اتمسفر آن، اکسیژن با درصد جرمی ۴۹/۲ درصد است. اما فراوان‌ترین عنصر در لایه‌های مختلف کره زمین (هسته، پوسته و گوشته) آهن با درصد جرمی ۴/۷ درصد است.

نگارخانه

• 

  گاز آرگون در لوله مخصوص

• 

  سکه شناور روی جیوه

• 

  نمونه گوگرد خالص

• 

  نمونه مس خالص

جستارهای وابسته

• کشف عناصر شیمیایی
• جزیره پایداری
• جدول هسته‌ها
• فهرست عناصر جدول تناوبی

منابع

• Ball, P (2004). The Elements: A Very Short Introduction. Oxford University Press. ISBN 0-19-284099-1. 
• Emsley, J (2003). Nature's Building Blocks: An A-Z Guide to the Elements. Oxford University Press. ISBN 0-19-850340-7. 
• Gray, T (2009). The Elements: A Visual Exploration of Every Known Atom in the Universe. Black Dog & Leventhal Publishers Inc. ISBN 1-57912-814-9. 
• Scerri, ER (2007). The Periodic Table, Its Story and Its Significance. Oxford University Press. * Strathern, P (2000). Mendeleyev's Dream: The Quest for the Elements. Hamish Hamilton Ltd. ISBN 0-241-14065-X.