Domanda:
Qual è la differenza tra un elemento e un atomo?
Jeffery
2015-09-05 14:14:05 UTC
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Per prima cosa, vorrei citare frasi da un libro che introduce elementi e atomi:

Un elemento è una forma fondamentale (pura) della materia che non può essere scomposta in una forma più semplice.

Gli elementi sono costituiti da particelle chiamate atomi. Un atomo è l'unità più piccola di qualsiasi elemento [...]

La prima citazione afferma che l'elemento non può essere scomposto in una forma più semplice, ma la seconda la citazione dice che gli elementi sono formati da atomi, il che significa che l'elemento può essere diviso in una forma più semplice (atomi)?

La differenza tra atomo ed elemento mi confonde.

Il problema nelle definizioni che fornite è che non riescono a distinguere tra le proprietà * di massa * di una sostanza e la composizione atomica di una sostanza.Le proprietà di massa dipendono più dalla composizione: dipendono anche da come gli atomi sono collegati.Un pezzo di carbonio puro è costituito da un solo tipo di atomo (che lo rende un elemento).Ma i diamanti e la grafite sono entrambi carbonio puro.Non possiamo separare un diverso tipo di atomo da nessuno dei due, ma la loro forma non è la stessa.
Sei risposte:
#1
+18
user15489
2015-09-05 14:29:50 UTC
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La formulazione della tua citazione è un po 'poco chiara, sono d'accordo. Una definizione molto carina è fornita dalla pagina del Jefferson Lab Qual è il modo più semplice per spiegare cosa sono gli atomi, gli elementi, i composti e le miscele?

Atomi

sono i frammenti più piccoli della materia ordinaria

Mentre un elemento è

una sostanza composta interamente da un tipo di atomo

Gli atomi stessi possono essere "scomposti" in particelle subatomiche più piccole (protoni, neutroni ed elettroni): la quantità di questi (in particolare il numero di protoni) definisce ogni elemento.

Ad esempio, nella loro forma non ionizzata, l'elemento carbonio è costituito interamente da atomi di carbonio, che hanno 6 protoni e 6 elettroni ciascuno, e gli atomi di cadmio, che hanno 48 protoni e 48 elettroni, costituiscono l'elemento cadmio.

La quantità di neutroni può variare con gli atomi di un particolare elemento, formando isotopi, che (dal link):

Ad esempio, carbonio- 12, carbonio-13 e carbonio-14 sono tre isotopi dell'ele carbonio con numero di massa 12, 13 e 14 rispettivamente. Il numero atomico del carbonio è 6, il che significa che ogni atomo di carbonio ha 6 protoni, quindi i numeri di neutroni di questi isotopi sono rispettivamente 6, 7 e 8.

Diverse disposizioni di atomi di i singoli elementi possono formare allotropi, come per il carbonio, con diamante e grafite (tra gli altri - mostrati sotto). Entrambi sono composti da atomi dell'elemento carbonio, ma in diverse configurazioni.

Di seguito sono riportati i diagrammi degli allotropi del carbonio descritti nell'articolo Ingegneria delle funzioni di lavoro del grafene (Garg et al. 2014)

enter image description here

Probabilmente vale la pena chiarire che gli atomi possono essere scomposti in particelle più piccole.
@bon Va bene, ho aggiunto un po 'di più
Poiché "un elemento è una sostanza composta interamente da un tipo di atomo" e poiché gli isotopi coinvolgono atomi diversi, un blocco di piombo contenente un'abbondanza naturale di isotopi sarebbe considerato una miscela di elementi?
@ron È una miscela, ma non è considerata una miscela di * diversi elementi *, poiché tutti gli isotopi sono isotopi * di piombo *. (I confini delle categorie non sono perfettamente nitidi. Il deuterio, ad esempio, è abbastanza diverso da ¹H che in alcuni contesti ha senso trattarlo come un elemento separato.)
L'acqua (H₂O) contiene elementi? Non nel senso di sostanza elementare, ma elementi in generale.
@IncnisMrsi Non so cosa intendi con "non nel senso di sostanza elementare, ma elementi in generale", ma l'acqua contiene sicuramente sia idrogeno che ossigeno, che sono elementi. * Ci sono * cose in natura che non sono composte da elementi; l'esempio più familiare è la luce. Ma devi andare abbastanza lontano per trovare qualcosa di * materiale * che non sia composto da elementi, come una stella di neutroni.
@zwol: Rimani sull'argomento, per favore (non parlerò del neutronio qui, anche se [posso perfettamente] (https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Neutronium&type=revision&diff=548718627&oldid=542582923)). Potresti pubblicare la * tua * definizione di un elemento? Santiago apparentemente mi ignora qui, quindi c'è poco merito in ulteriori discussioni sulla * sua * definizione.
@ron che sarebbe una miscela di isotopi (usando almeno le definizioni generali dal collegamento Jefferson Labs) - che potrebbe costituire una domanda interessante in sé.
@IncnisMrsi Definirei "elemento" un * tipo di atomo *, classificato in base al numero di protoni che contiene. Pertanto, le cose che sono composte da atomi sono per definizione composte da elementi (poiché tutti gli atomi hanno * un certo * numero di protoni), e le cose che * non * sono composte da atomi (luce, neutrini, ecc.) Non sono composte da elementi. Hai ragione sul fatto che non avrei dovuto menzionare le stelle di neutroni, poiché non comprendiamo appieno la loro composizione.
#2
+9
James Webster
2015-09-06 04:14:20 UTC
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Dato che sembri un principiante in chimica, ho pensato che potresti trarre vantaggio da una descrizione di qualcuno che ha studiato solo chimica fino alle superiori.

Useremo l'acqua come esempio perché tu probabilmente lo hai sentito chiamare H 2 O.


Un singolo "pezzo" d'acqua, H 2 O è un molecola .

Contiene 2 elementi : idrogeno e ossigeno.

Ma contiene 3 atomi forti >, 2 idrogeno e 1 ossigeno.


Gli atomi contengono pezzi ancora più piccoli chiamati particelle subatomiche. Esistono tre tipi: Protoni, Neutroni ed Elettroni . il numero di protoni definisce cosa sia l'elemento.

1 protone - Idrogeno
2 protoni - Elio
12 protoni - Carbonio, ecc.

Il numero totale di protoni + neutroni è il peso atomico dell'atomo

Gli elementi possono contenere diversi numeri di neutroni. Questi sono chiamati isotopi .

L'idrogeno-1 ha 1 protone
L'idrogeno-2 ha 1 protone 1 neutrone
L'idrogeno-3 ha 1 protone 2 neutroni

Queste diverse forme di idrogeno sono isotopi di l'un l'altro.


enter image description here Ovviamente diventa più complicato di questo, ma per te al momento non è necessario :)

#3
+6
Incnis Mrsi
2015-09-06 01:21:00 UTC
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La parola elemento ha due significati leggermente diversi in chimica:

  • un elemento come astrazione, una "specie atomica" ( es .: $ \ ce {{} _ 8O} $ ossigeno) e
  • una sostanza elementare (es .: $ \ ce {O2} $ dioxygen gas), che rappresenta un elemento nella pratica.

I libri di testo di chimica, forse, minimizzano la distinzione poiché non sono libri di testo di filosofia.

Diversi elementi si distinguono per il loro numero atomico (es .: 8 per l'ossigeno). Il numero atomico è una caratteristica di un atomo, sia esso libero o legato, neutro o ionizzato. Il numero atomico è il numero o i protoni nel nucleo (che è chimicamente immutabile) e, la stessa, la carica elettrica del nucleo (nell'unità appropriata). È un invariante conservato in tutti i processi chimici. Gli elementi sono una classificazione degli atomi. Per ogni Z naturale, tutti gli atomi con numero atomico Z formano un elemento chimico: una specie atomica generalizzata (sebbene atomi diversi dello stesso elemento non siano sempre identici). Qualsiasi atomo rappresenta (appartiene a) qualche elemento e solo a un elemento.

Una sostanza elementare consiste di atomi dello stesso elemento e non contiene atomi di altri elementi . Può essere formato da atomi liberi (come per i gas nobili), molecole (come per $ \ ce {O2} $) o formare un cristallo. Quando un chimico cerca di isolare un elemento, i. e. per raccogliere i suoi atomi in un posto, risulta una sostanza elementare. Quindi i chimici usano una parola "elemento" con due denotazioni leggermente diverse.

Di nuovo, la differenza tra elementi astratti (specie atomiche) e sostanze elementari. Quando chiediamo: "di quali elementi è costituita l'acqua?", Assumiamo specie (idrogeno e ossigeno, di cui atomi è costituita l'acqua), e non presumiamo che l'acqua contenga $ \ ce {H2} $ o $ \ ce {O2} $ (anche se potrebbe, una piccola quantità).

E in che modo gli atomi sono diversi da tutto questo? Un atomo è un corpo fisico. Possiamo contarli come cose: c'è un atomo, due atomi, tre atomi, ecc. Quanti atomi ci sono in una $ \ ce {H2O} $ molecola di acqua? Ce ne sono tre: due atomi di idrogeno e un atomo di ossigeno. Quanti elementi ci sono nell'acqua (molecola)? Due elementi: idrogeno e ossigeno.

#4
+2
Karsten Theis
2019-07-21 18:23:26 UTC
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Ecco la definizione IUPAC di un elemento:

https://doi.org/10.1351/goldbook.C01022

  1. Una specie di atomi; tutti gli atomi con lo stesso numero di protoni nel nucleo atomico.

  2. Una sostanza chimica pura composta da atomi con lo stesso numero di protoni nel nucleo atomico. A volte questo concetto è chiamato sostanza elementare in quanto distinto dall'elemento chimico come definito al punto 1, ma principalmente il termine elemento chimico viene utilizzato per entrambi i concetti.

Ora che abbiamo avuto prove di atomi come nucleo più elettroni per oltre 100 anni, non c'è più bisogno della definizione classica ("particella più piccola, non può separare") che ora è nota per non essere vera se si consente il nucleare reazioni.

Atomo è un termine alla scala particolare, si riferisce a una particella. Elemento tradizionalmente è un termine su scala macroscopica, si riferisce alla natura di una sostanza (sia elemento che composto).

Tuttavia, è anche usato per riferirsi a un tipo di atomo, come nell'affermazione che "l'acido acetico contiene ossigeno", nel senso che contiene atomi di ossigeno. Naturalmente, l'acido acetico non è un elemento e non è una miscela di elementi. Per farlo dagli elementi, è necessaria una reazione chimica, quindi gli elementi non sono più elementi (ma l'ossigeno è ancora un ossigeno).

La confusione viene dalla prima parte della definizione : Un elemento è una specie di atomi. Chiamiamo quegli atomi che hanno 8 protoni nel loro nucleo "atomi di ossigeno". Sarebbe bello avere parole separate per la scala particolare e macroscopica, ma non l'abbiamo.

#5
+1
Andrew Wang
2015-09-05 21:49:37 UTC
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Un elemento è una sostanza composta da atomi che hanno tutti lo stesso numero di protoni. Quindi un elemento può essere costituito da più atomi (come l'ossigeno che gira a coppie). Un atomo è costituito da un nucleo e da alcuni elettroni.

Fonte: IGCSE Chemistry

L'acqua (H₂O) contiene elementi? La tua fonte, a quanto pare, definisce una sostanza elementare, non un elemento in generale.
Gli elementi che compongono l'acqua sono l'idrogeno e l'ossigeno. L'idrogeno e l'ossigeno sono elementi della tavola periodica. L'elemento ossigeno gira a coppie nell'aria ma può essere rotto per formare altre molecole e composti.
#6
-1
David Richerby
2015-09-05 17:43:48 UTC
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Un atomo è una cosa; un elemento è un tipo di cosa.

Un atomo è un insieme di protoni, neutroni ed elettroni. Un singolo atomo isolato nel suo stato neutro ha un certo numero di protoni, lo stesso numero di elettroni e un certo numero di neutroni (circa quanto i protoni per gli elementi più leggeri, fino a circa il 50% in più, per gli elementi più pesanti). Il numero di neutroni o protoni in un atomo cambia solo come risultato di processi radioattivi o interazioni ad altissima energia come quelle ottenute negli acceleratori di particelle. E intendo davvero alta energia: anche se pensi di far esplodere candelotti di dinamite, questa non è abbastanza energia per iniziare a fare casino con protoni e neutroni. La chimica si verifica quando gli atomi si uniscono e condividono elettroni o si scambiano elettroni. Le reazioni chimiche avvengono continuamente e molte di esse non richiedono molta energia: spostare gli elettroni da un atomo all'altro è spesso molto facile.

Quindi, la chimica di un atomo dipende dal numero di elettroni e il numero di elettroni in un atomo isolato dipende direttamente dal numero di protoni. Gli elettroni sono così facili da aggiungere e rimuovere dagli atomi (basta strofinare un palloncino contro i capelli: l'elettricità statica è dovuta al trasferimento di elettroni tra i capelli e il palloncino) quindi classifichiamo gli atomi in base al numero di protoni in essi contenuti. I neutroni non sono così rilevanti: metterò una nota su di loro alla fine.

Quindi, l ' elemento di un atomo è determinato dal numero di protoni. Tutti gli atomi di idrogeno hanno un protone e tutti gli atomi con un protone sono idrogeno. Due protoni è elio, tre è litio, diciassette è cloro, 79 è oro, ecc. Un campione puro di un elemento contiene solo atomi di quel tipo: ad esempio, un campione puro di ferro contiene solo atomi con 26 protoni. L'acqua, d'altra parte, non è un elemento: una molecola di acqua è costituita da due atomi di idrogeno (un protone ciascuno) che condividono elettroni con un atomo di ossigeno (otto protoni).

Ora, cosa significa affermare che un elemento "non può essere scomposto in una forma più semplice" e perché gli atomi non sono "una forma più semplice"? Ebbene, non sono una forma più semplice perché un atomo di ferro è ferro: è la stessa forma, non più semplice. Pensare in questo modo. Se ti do un pezzo di ferro puro, tutto ciò che puoi fare è romperlo in piccoli pezzi di ferro, o trasformarlo in una sostanza più complessa, ad esempio lasciandolo arrugginire: la ruggine è formata da ferro e ossigeno. Il più piccolo pezzo di ferro che potresti creare è un singolo atomo di ferro, ma è comunque solo un minuscolo pezzo di ferro incredibilmente piccolo. Se volessi abbattere un pezzo di ferro oltre i singoli atomi di ferro, avresti bisogno di usare un reattore nucleare o un acceleratore di particelle o qualcosa del genere e poi, finalmente, saresti in grado di ottenere qualcosa che non fosse ferro , perché avresti cambiato il numero di protoni negli atomi.

Confrontiamolo con l'acqua. Se ti do un secchio di acqua pura, allora, proprio come il pezzo di ferro, puoi dividerlo in campioni sempre più piccoli, finendo con una singola molecola d'acqua. Ma puoi fare qualcos'altro: se passi l'elettricità attraverso l'acqua, si divide in idrogeno puro e ossigeno puro. Si tratta di sostanze "più semplici" perché ciascuna è composta da atomi di un solo elemento, mentre l'acqua ha atomi di due elementi.


E i neutroni? Bene, in termini di chimica, non fanno molto e gli atomi che hanno lo stesso numero di protoni ma diversi numeri di neutroni sono molto più simili (hanno essenzialmente la stessa chimica, per esempio) degli atomi che hanno lo stesso numero di neutroni ma diverso numero di protoni. Ha molto più senso classificare in base al numero di protoni, poiché ciò determina il numero di elettroni e ciò determina la chimica.

Supponi invece di provare a classificare gli atomi in base al numero di neutroni. Ebbene, la maggior parte degli atomi di argon (18 protoni) ha 22 neutroni, ma anche alcuni atomi di cloro (17 protoni) e una discreta frazione di atomi di potassio (19 protoni) hanno 22 neutroni. Come probabilmente saprai, l'argon, il cloro e il potassio non sono assolutamente uguali. D'altra parte, gli atomi di potassio con 22 neutroni si comportano in modo quasi identico ai tipi più comuni di atomi di potassio, che hanno 21 neutroni.

Non ho votato in negativo, ma penso che questa risposta sia imprecisa, nel senso che ignora gli elementi molecolari / allotropi, che possono essere scomposti, cambiando la sostanza ma non l'elemento.
@MarchHo Questo è un buon punto, anche se lo descriverei come incompleto, piuttosto che impreciso.
Nemmeno io ho votato male, ma nel tuo primo paragrafo, "approssimativamente lo stesso numero di neutroni" è decisamente sbagliato per gli elementi più pesanti. Direi "un certo numero di protoni, un certo numero (di solito un po 'più grande) di neutroni e lo stesso numero di elettroni dei protoni".
L'elemento è "una forma di materia"? Se lo è, allora qual è, ed è sostanza di qualcos'altro? Hai tenuto una lunga conferenza sui neutroni e la radioattività, ma non hai risposto a queste domande.


Questa domanda e risposta è stata tradotta automaticamente dalla lingua inglese. Il contenuto originale è disponibile su stackexchange, che ringraziamo per la licenza cc by-sa 3.0 con cui è distribuito.
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