Alkuaine

aine, jolla on tietynlainen atomirakenne

Alkuaine määritellään aineeksi, jonka atomien ytimissä on tietty määrä protoneja. Alkuaineita ei myöskään voida jakaa tai muuttaa toiseksi aineeksi kemiallisessa prosessissa.

Alkuaineiden jaksollinen järjestelmä.

Alkuaineet koostuvat atomeista, joiden ytimissä on protoneja, joita kiertää yhtäläinen määrä elektroneja. Protonien lukumäärä määrää alkuaineen järjestysluvun eli niin kutsutun atomiluvun. Saman alkuaineen atomeilla on siten sama atomiluku. Esimerkiksi atomit, joiden ytimessä on kuusi protonia, ovat hiiliatomeja. Ytimessä voi olla vaihteleva määrä neutroneja. Tällaisia saman alkuaineen erilaisia ytimiä kutsutaan alkuaineen isotoopeiksi.

Alkuaineet voivat muodostua joko ioni- tai molekyyliyhdisteeksi ja ne jakautuvat kahdeksi pääryhmäksi, metalleiksi ja epämetalleiksi kemiallisten ominaisuuksiensa suhteen. Jos alkuaineella on sekä metallien että epämetallien ominaisuuksia, sitä kutsutaan puolimetalliksi. Alkuaineet on ryhmitelty tarkemmin rakenteensa perusteella jaksolliseen järjestelmään, minkä avulla voi myös ennustaa alkuaineiden kemiallisia ominaisuuksia. Virallisesti varmennettuja alkuaineita tunnetaan nykyään 118 erilaista, joista 94 esiintyy luonnossa ja loput on valmistettu keinotekoisesti ydinreaktioiden avulla.

Alkuaineiden löytämisen historia muokkaa

Alkuaine-käsitteellä on pitkä historia. Esimerkiksi Thales piti vettä alkuaineena, josta kaikki muut aineet olisivat syntyneet, myöhemmin eräät muut filosofit pitivät sellaisena ilmaa tai tulta.[1] Myöhemmin tuli yleisesti hyväksytyksi alkujaan Empedokleen esittämä[2] ja myös Aristoteleen kannattama[3] käsitys, että oli olemassa neljä alkuainetta, maa, vesi, ilma ja tuli. Näitä kutsutaan usein klassisiksi alkuaineiksi. Kuitenkin jo vanhoista ajoista oli tunnettu useita sellaisiakin aineita (hiili, rikki ja joukko metalleja), joiden nykyisin tiedetään olevan alkuaineita, mutta yksikään niistä ei ollut sellaiseksi tunnistettu. Nykyinen käsitys alkuaineista on muodostunut vasta 1700–1800-luvuilla.[4]

Varhaiset löydöt muokkaa

1700-luvulla löydetyt alkuaineet muokkaa

1700-luvulla löydettiin 19 alkuainetta:

1800-luvulla löydetyt alkuaineet muokkaa

1800-luvulla löydettiin pääosa alkuaineista ja huomattiin niissä olevan säännönmukaisuuksia, mikä johdatti Mendelejevin jaksollisen järjestelmän keksimiseen.

1900-luvulla löydetyt alkuaineet muokkaa

1900-luvulla löytyi vielä muutamia alkuaineita luonnosta, mutta suurin osa uusista löydöistä oli lyhytikäisiä keinotekoisia alkuaineita:

2000-luvulla löytyneet alkuaineet muokkaa

  • 2000 livermorium (Dubnan ydintutkimuskeskus ja Lawrence Livermoren laboratorio)
  • 2003 moskovium (Dubnan ydintutkimuskeskus ja Lawrence Livermoren laboratorio)
  • 2004 nihonium (K. Morita työryhmineen (RIKEN japanissa))
  • 2006 oganesson (Dubnan ydintutkimuskeskus ja Lawrence Livermoren laboratorio)
  • 2010 tennessiini (Dubnan ydintutkimuskeskus ja Lawrence Livermoren laboratorio)

Maapallon ja maailmankaikkeuden yleisimmät alkuaineet muokkaa

Happi on yleisin alkuaine maankuoressa ja pii toiseksi yleisin (massan perusteella). Koko maapallon yleisin on rautapitoisen ytimen vuoksi rauta, hapen ollessa toiseksi yleisin.

Kymmenen maailmankaikkeuden yleisintä alkuainetta esitettynä miljoonasosina (parts per million):

Alkuaine ppm
Vety 739 000
Helium 240 000
Happi 10 700
Hiili 4 600
Neon 1 340
Rauta 1 090
Typpi 970
Pii 650
Magnesium 580
Rikki 440

Uusien alkuaineiden etsiminen muokkaa

Alkuaineita voidaan valmistaa laboratorio-olosuhteissa. Tällaisia keinotekoisia alkuaineita ovat mm. livermorium, einsteinium ja seaborgium. Kokeellisesti tuotetuille aineille annetaan ensin väliaikainen nimi joka muodostuu kolmesta peräkkäisestä lukusanaa ilmaisevasta latinalais- tai kreikkalaisperäisestä tavusta, kuten yksi-yksi-yksi (un + un + un + ium = unununium, alkuaine 111), riippuen aineen järjestysluvusta. Alkuaineen nimen perään lisätään myös liite -ium. Aineen päätymisestä virallisesti alkuaineiden listaan päättää IUPAC.

Katso myös muokkaa

Lähteet muokkaa

  • John Hudson: Suurin tiede – kemian historia. Suomentanut Kimmo Pietiläinen. Art House, 2002. ISBN 951-884-346-5.
  • Otavan iso Fokus, 1. osa (A–El), s. 129–133, art. Alkuaine ja siihen liittyvä taulukko. Otava, 1973. ISBN 951-1-00273-2.

Viitteet muokkaa

  1. Hudson 2002, s. 21
  2. Hudson 2002, s. 23
  3. Hudson 2002, s. 27
  4. Hudson 2002, s. 114, 129–130, 143
  5. Hudson, s. 55
  6. Hudson, s. 91, 111
  7. Hudson, s. 280–281

Kirjallisuutta muokkaa

  • Hamilo, Marko & Lauri Niinistö (toim.): Alkuaineet. Helsinki: Helsingin Sanomat, 2007. ISBN 978-952-5557-16-9.
  • Strathern, Paul: Mendelejevin uni: Puuttuvien alkuaineiden etsintä. (Mendeleyev’s dream: The quest for the elements, 2000.) Suomentanut Juha Pietiläinen. Helsinki: Terra Cognita, 2004. ISBN 952-5202-62-3.

Aiheesta muualla muokkaa

 
Commons
Wikimedia Commonsissa on kuvia tai muita tiedostoja aiheesta Alkuaine.