Alkuaineet

2018-11-01T09:18:49+02:00

Ympärillämme on suunnaton määrä erilaisia aineita: kiinteitä, nesteitä, kaasuja, kovia, pehmeitä, liukkaita, haisevia ja tuoksuvia. Mutta mistä kaikki ympärillämme oleva aine pohjimmiltaan koostuu? Jos voisit tarkastella esimerkiksi lyijykynän "lyijyä" äärimmäisen tarkalla mikroskoopilla, niin mistä lyijykynän musta aine oikeastaan rakentuisi?

Antiikin kreikkalaiset ajattelivat aineen koostuvan viidestä peruselementistä: maasta, vedestä, ilmasta, tulesta ja eetteristä. Nykyään tiedämme, että maa koostuu monista eri aineista, vedessä on vetyä ja happea, ilma sisältää muun muassa typpeä sekä happea ja tuli ei ole ainetta vaan energiaa.
Neljä antiikin kreikkalaisten peruselementeistä: maa (ge), vesi (hudor), ilma (aer) ja tuli (pur).

Nykytietämyksen mukaan aine ei suinkaan koostu antiikin viidestä peruselementistä, vaan alkuaineista, joita tunnetaan tällä hetkellä 118 erilaista.
Mutta puhutaan ensin hetki atomista.

Atomi

Atomi on kaiken aineen pienin rakennehiukkanen. Atomit ovat niin pieniä, että niitä ei voi nähdä tarkimmallakaan mikroskoopilla. Pelkästään neulan kärki koostuu lukemattoman monesta atomista.

Vaikka atomi on aineen pienin rakennehiukkanen, niin atomitkin koostuvat vielä pienemmistä hiukkasista: elektroneista, protoneista ja neutroneista.
Atomi koostuu negatiivisista elektroneista, positiivisista protoneista ja varauksettomista neutroneista. Kuvan atomi on helium-atomi.

Elektronien, protonien ja neutronien määrä vaihtelee eri alkuaineiden atomien välillä. Siksi jokaisella alkuaineella on omanlaisensa atomi.
Kuvassa on kahden yksinkertaisimman alkuaineen, vedyn ([[$H$]]) ja heliumin ([[$He$]]), atomit.

Alkuaine

Alkuaine on siis aine, joka koostuu keskenään samanlaisista atomeista. Alkuaineita on 118 erilaista, joista 91 esiintyy luonnossa. Loput alkuaineet on luotu laboratorioissa ydinreaktioilla.

Kaikki alkuaineet on listattu järjestykseen kemiallisten ominaisuuksiensa perusteella jaksolliseen järjestelmään.
Jaksollisesta järjestelmästä (engl. periodic table) löytyvät kaikki alkuaineet listattuna ominaisuuksiensa perusteella. Jaksollisessa järjestelmässä näkyvät vain alkuaineiden kemialliset merkit.

Jokaisella alkuaineella on nimen lisäksi kemiallinen merkki, josta alkuaineen tunnistaa puhuit mitä kieltä tahansa. Esimerkkejä alkuaineiden kemiallisista merkeistä ovat [[$Fe$]] (rauta), [[$O$]] (happi), [[$Au$]] (kulta) ja [[$Mg$]] (magnesium).

Alkuaine on aina puhdasta ainetta ja sillä on tietyt ominaisuudet kuten sulamispiste, tiheys ja väri.

Alkuaineiden atomit esiintyvät harvoin yksittäisinä atomeina. Kun kaksi tai useampi atomia on liittynyt yhteen, niin yhteenliittymää kutsutaan molekyyliksi. Esimerkiksi happi [[$O$]] esiintyy useimmiten happimolekyylinä [[$O_2$]].
Happimolekyylissä [[$O_2$]] kaksi happiatomia on liittyneenä toisiinsa.

Kun eri alkuaineiden atomit reagoivat ja liittyvät yhteen, niin muodostuu yhdiste. Myös yhdisteet ovat puhdasta ainetta ja niillä on tietyt ominaisuudet kuten alkuaineillakin.

Yhdisteen tunnistaa muun muassa siitä, että sen kemiallisesssa kaavassa on useamman alkuaineen kemiallinen merkki. Yhdisteitä ovat esimerkiksi vesi [[$H_2 O $]], hiilidioksidi [[$CO_2$]], natriumkloridi (ruokasuola) [[$NaCl$]] ja sokeri [[$C_6 H_ {12} O_6$]].

Vesi [[$H_2 O$]] on yhdiste, jossa yhteen happiatomiin on liittynyt kaksi vetyatomia.

1. Alkuaineet ja atomi

Alkuaineet