Čo je chemický prvok?

Kúsok čistého zlata, hélium v balóne na oslavu, trblietavý diamant – všetky sa skladajú z atómov. Atómy zlata sú však iné ako atómy hélia a tie sú zase iné ako atómy v diamante. Atómy sú rôznych druhov a každý druh je jeden chemický prvok. Poďme zistiť, čím je každý druh výnimočný.

Čo je prvok?

Niektoré látky sa skladajú len z jedného druhu atómov. Čisté zlato obsahuje len atómy zlata a hélium, vďaka ktorému sa balóny vznášajú, obsahuje len atómy hélia. Diamant je celý z atómov uhlíka. Takej látke hovoríme chemický prvok, alebo skrátene prvok.

Väčšina vecí okolo teba však prvkami nie je. Skladajú sa z dvoch alebo viacerých druhov atómov, ktoré sú navzájom spojené. Voda sa napríklad skladá z atómov vodíka a kyslíka spojených do drobných skupiniek, ktorým hovoríme molekuly. Látke, v ktorej je takto spojených viac prvkov, hovoríme zlúčenina.

Vodu dokážeme rozložiť na vodík a kyslík, napríklad elektrinou. Vodík ani kyslík však žiadny chemický trik na nič jednoduchšie nerozloží. Preto sú to prvky: najjednoduchšie látky zo všetkých.

Čím sa prvky líšia?

Každý atóm má v strede maličké jadro a v jadre sú protóny. Počet protónov rozhoduje o tom, ku ktorému prvku atóm patrí:

Každý atóm s 1 protónom je vodík.
Každý atóm s 2 protónmi je hélium.
Každý atóm so 6 protónmi je uhlík.
Každý atóm s 8 protónmi je kyslík.

Tomuto číslu hovoríme protónové číslo. Každý prvok má svoje vlastné, od 1 pre vodík až po 118. Žiadne dva prvky nemajú rovnaké číslo a žiadne číslo nechýba.

Spočítaj protóny – guľôčky so znamienkom plus. Jeden znamená vodík, dva hélium, šesť uhlík a osem kyslík.

Atóm môže získať alebo stratiť niekoľko elektrónov. Môže mať aj o pár neutrónov viac alebo menej. Stále však zostane tým istým prvkom, tak ako bicykel s košíkom alebo so zvončekom je stále bicykel.

Atómom jedného prvku s rôznym počtom neutrónov hovoríme izotopy. Atómom, ktoré majú elektrónov priveľa alebo primálo, hovoríme ióny.

Poďme hlbšie: Protónové a nukleónové číslo pre dospelých a extra zvedavých

Protónové číslo $Z$ je počet protónov v jadre. Len ono samo určuje, o aký prvok ide.
Nukleónové číslo $A$ je počet protónov a neutrónov spolu. Uhlík-12 má $A = 12$ (6 protónov a 6 neutrónov) a uhlík-14 má $A = 14$ (6 protónov a 8 neutrónov).
Počet elektrónov sa môže meniť bez toho, aby sa zmenil prvok. Atóm, ktorý elektróny stratí alebo získa, sa stane iónom, ale jeho protónové číslo zostane rovnaké.
$Z$ menia len jadrové deje: rádioaktívny rozpad, jadrové reakcie vo vnútri hviezd alebo zrážky v urýchľovačoch častíc. Chémia nedokáže premeniť olovo na zlato, ako kedysi dúfali alchymisti. Jadrová fyzika to dokáže: v roku 2025 vedci z laboratória CERN oznámili, že ich urýchľovač častíc mení niektoré jadrá olova na jadrá zlata. V rokoch 2015 až 2018 ich takto vzniklo asi 86 miliárd, čo je spolu len asi 29 bilióntin gramu. Každé z nich o zlomok sekundy narazilo do stien urýchľovača a rozbilo sa.

Krátke meno pre každý prvok

Stále dookola vypisovať dlhé názvy by trvalo celú večnosť. Preto má každý prvok krátku značku z jedného alebo dvoch písmen. Prvé písmeno je vždy veľké a druhé vždy malé.

Prvok	Značka
vodík	H
hélium	He
uhlík	C
kyslík	O
železo	Fe
zlato	Au
sodík	Na

Mnohé značky vyzerajú zvláštne. Prečo má vodík značku H a prečo má zlato značku Au? Tieto značky pochádzajú z latinských názvov prvkov: vodík je hydrogenium, zlato aurum a sodík natrium.

Vedci na celom svete používajú rovnaké značky, nech hovoria akýmkoľvek jazykom. Chemici na Slovensku aj chemici v Japonsku píšu pre zlato Au.

Každý prvok má takéto políčko. Veľké písmená sú jeho značka a malé číslo hovorí, koľko protónov má každý jeho atóm.

Všetky prvky sú usporiadané v slávnej tabuľke, ktorá sa volá periodická tabuľka. Prvky, ktoré sa správajú podobne, v nej stoja pri sebe.

Koľko je prvkov?

Vedci poznajú 118 prvkov. Z nich 94 sa nachádza v prírode na Zemi, niektoré však len v nepatrných stopách. Ostatné vyrobili vedci, často len po niekoľkých atómoch. Tie najťažšie sa rozpadnú za menej ako sekundu, pretože sú rádioaktívne.

Najnovšie štyri prvky dostali mená v roku 2016: nihónium, moskóvium, tenés a oganesón. Prvok 118, oganesón, je zatiaľ najťažší známy prvok.

Poďme hlbšie: Koľko prvkov je prírodných? pre dospelých a extra zvedavých

Prvky 1 až 94 sa všetky našli v prírode. Šesť z nich sa vyskytuje len v nepatrných stopách: technécium (43), prométium (61), astát (85), francium (87), neptúnium (93) a plutónium (94). Malé množstvá z nich stále vznikajú pri prirodzenom rádioaktívnom rozpade a pri zriedkavých prírodných jadrových reakciách.
Len 80 prvkov má aspoň jeden stabilný izotop, teda taký, ktorý sa nikdy nerozpadne. Všetky prvky ťažšie ako olovo (82) sú rádioaktívne, hoci niektoré sa rozpadajú nesmierne pomaly. Bizmut-209 má polčas rozpadu asi $2 \cdot 10^{19}$ rokov, čo je vyše miliardkrát viac, ako je vek vesmíru.
IUPAC, svetová organizácia, ktorá sa stará o chemické názvy, 30. decembra 2015 oznámila, že objavy prvkov 113, 115, 117 a 118 boli overené. Tým sa zaplnil siedmy riadok periodickej tabuľky. Ich názvy IUPAC schválila v novembri 2016.

Ktoré prvky sú najčastejšie?

Niektoré prvky sú všade, iné sú veľmi vzácne.

Kde	Najčastejšie prvky
celý vesmír	vodík a hélium
zemská kôra	kyslík a kremík
tvoje telo	kyslík, uhlík a vodík

Vodík je vo vesmíre zďaleka najčastejší prvok: viac ako 9 z každých 10 atómov sú atómy vodíka. Hviezdy, ako je naše Slnko, sú zložené hlavne z vodíka a hélia.

V horninách a v piesku pod tvojimi nohami tvorí kyslík takmer polovicu hmotnosti. Nevidíš ho, lebo je pevne spojený s inými prvkami, napríklad s kremíkom.

Asi dve tretiny hmotnosti tvojho tela tvorí kyslík, väčšinou vo vode, ktorá je v tebe. Dieťa, ktoré váži 30 kilogramov, nosí v sebe takmer 20 kilogramov kyslíka!

Poďme hlbšie: Čísla pre dospelých a extra zvedavých

Vesmír (bežná hmota), podľa hmotnosti: vodík asi 74 %, hélium asi 24 % a všetky ostatné prvky spolu len asi 2 %. Podľa počtu atómov je to asi 92 % vodíka a 8 % hélia. Tieto dva prvky vznikli v prvých minútach po veľkom tresku. Takmer všetky ťažšie prvky vznikli až neskôr vo vnútri hviezd.
Zemská kôra, podľa hmotnosti: kyslík 46 %, kremík 28 %, hliník 8 % a železo 6 %, za nimi vápnik, sodík, horčík a draslík.
Ľudské telo, podľa hmotnosti: kyslík 65 %, uhlík 18 %, vodík 10 %, dusík 3 %, vápnik 1,5 % a fosfor 1 %. Týchto šesť prvkov tvorí asi 99 % hmotnosti tela. Podľa počtu atómov však vyhráva vodík: asi 62 % atómov v tvojom tele sú atómy vodíka, pretože sú také ľahké.

Prvky sa spájajú

Ak je prvkov len 118, ako môžu existovať milióny rôznych látok? Prvky sa spájajú. Ich atómy sa navzájom držia chemickými väzbami a každé nové spojenie vytvorí niečo nové.

Nová látka môže byť úplne iná ako prvky, z ktorých vznikla! Sodík je mäkký lesklý kov, ktorý vo vode divoko syčí. Chlór je jedovatý žltozelený plyn. Keď sa spoja, vznikne kuchynská soľ: biele kryštáliky, ktorými si soliš jedlo.

Keď sa atómy pustia starých partnerov a spoja sa s novými, hovoríme tomu chemická reakcia.

Over sa

Atóm má 8 protónov. Ktorý je to prvok?

Ukáž odpoveď

Kyslík – Každý atóm s 8 protónmi je atóm kyslíka. O prvku rozhoduje počet protónov.