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{{Schema Einteilung Stoffe}}
[[Datei:Periodic table (German).svg|mini|hochkant=3.2|[[Periodensystem|Periodensystem der Elemente]]]]

Ein '''chemisches Element''' ist ein [[Reinstoff]], der mit [[Chemie|chemischen]] Methoden nicht mehr in andere Stoffe zerlegt werden kann. Die Elemente sind die Grundstoffe der [[Chemische Reaktion|chemischen Reaktionen]]. Die kleinste mögliche Menge eines Elements ist das [[Atom]]. Alle Atome eines Elements haben dieselbe Anzahl an [[Proton]]en im [[Atomkern]] (die [[Ordnungszahl]]). Daher haben sie den gleichen Aufbau der [[Atom#Atomhülle|Elektronenhülle]] und verhalten sich folglich auch chemisch gleich.

Ein Element wird durch ein [[Elementsymbol]] bezeichnet, eine Abkürzung, die meist vom [[latein]]ischen Namen des Elements (beispielsweise Pb von ''plumbum'', Fe von ''ferrum'') abgeleitet ist. Die Elemente werden im [[Periodensystem]] nach steigender [[Kernladungszahl]] angeordnet. Insgesamt sind bis heute 118 Elemente nachgewiesen worden. Davon kommen die Elemente mit Ordnungszahl von 1 bis 94 auf der Erde natürlich vor, allerdings oft in Form von [[Chemische Verbindung|chemischen Verbindungen]] und zum Teil nur in äußerst geringen Spuren, z. B. als kurzlebige Zwischenprodukte im [[Radioaktivität|radioaktiven Zerfall]]. 80 der 118 bekannten chemischen Elemente haben mindestens ein stabiles [[Nuklid]].

== Geschichte ==
=== Begriffsgeschichte ===
Der Begriff ''chemisches Element'' (von lateinisch ''elementum'' im Sinne eines aristotelischen Elements als „nicht weiter Teilbares“<ref>Vgl. [[Paul Walden]]: ''Chronologische Übersichtstabellen zur Geschichte der Chemie von den ältesten Zeiten bis zur Gegenwart.'' Springer, Berlin/Göttingen/Heidelberg 1952, S. 3 f.</ref>) entstand ab dem 17. Jahrhundert, als zunehmend erkannt wurde, dass der Elementbegriff der [[Alchemie]] untauglich für eine wissenschaftliche Aufklärung der vielfältigen Eigenschaften von [[Chemischer Stoff|Stoffen]] und ihren Reaktionen miteinander ist.<ref name="Boas1958">{{Literatur |Autor=Marie Boas |Titel=Robert Boyle and the seventeenth century chemistry |Auflage= |Verlag=Cambridge University Press |Ort=Cambridge |Datum=1958 |ISBN=978-0-527-09250-4 |Seiten=}} (Reprint)</ref> Einen maßgeblichen Schritt tat [[Etienne de Clave]], der 1641 die Definition gab, ''Elemente'' seien „einfache Stoffe, aus denen die gemischten Stoffe zusammengesetzt sind und in welche die gemischten Stoffe letztlich wieder zerlegt werden können“. [[Robert Boyle]] veröffentlichte 1661 unter dem Titel ''The Sceptical Chymist'' eine einflussreiche Kritik an den Unzulänglichkeiten der Alchemie. Darin führte er aus, dass man unter ''chemischen Elementen'' diejenigen primitiven Stoffe verstehen sollte, „die weder aus anderen Substanzen noch auseinander entstanden sind, sondern die Bestandteile bilden, aus denen gemischte Stoffe bestehen“.

Beide Forscher stellten sich damit einerseits in Gegensatz zur herrschenden [[Vier-Elemente-Lehre]] der [[Alchemisten]], die alle Stoffe durch unterschiedliche Mischungen von ''Feuer'', ''Wasser'', ''Luft'' und ''Erde'' zu erklären suchte, und machten den Begriff ''Element'' überhaupt der näheren experimentellen Erforschung zugänglich. Andererseits blieben sie der Alchemie verhaftet, indem sie annahmen, einzeln könnten diese ''Elemente'' nicht in der Wirklichkeit vorkommen, vielmehr sei jeder reale Stoff eine Mischung ''sämtlicher Elemente'' gleichzeitig. Boyle bezweifelte, dass es solche ''Elemente'' überhaupt gibt. Ganz im Geist der damals aufkommenden [[Klassische Mechanik|Mechanik]] nahm er an, die einheitlich erscheinenden Stoffe bestünden aus einheitlichen ''kleinen Teilchen'', die ihrerseits in jeweils wohlbestimmter Weise aus kleinsten ''Korpuskeln'' zusammengesetzt sind. Die Vielfalt der Stoffe und ihrer Reaktionen erklärte er durch die unzähligen möglichen Arten, in denen sich die ''Korpuskeln'' zu diesen, für jeden Stoff charakteristischen Teilchen verbinden können. Als Folge einer Umlagerung der ''Korpuskel'' sah er auch die in der Alchemie gesuchte [[Transmutation]] als möglich an, d. h. die ''Umwandlung'' eines ''Elements'' (z. B. [[Blei]]) in ein anderes (z. B. [[Gold]]).

Doch war Boyle damit der Wegbereiter für [[Antoine Laurent de Lavoisier]], der zwar die ''Korpuskeln'' als [[Metaphysik|metaphysische]] Spekulation abtat, aber 1789 die ''chemischen Elemente'' dadurch charakterisierte, dass sie nicht in andere Substanzen zerlegt werden konnten. Genauer: Alle Stoffe sollten als ''elementar'', d. h. nicht zusammengesetzt, gelten, solange keine Methoden zur weiteren Abtrennung einzelner Bestandteile gefunden wären.<ref name="Brock1992">{{Literatur |Autor=William H. Brock |Titel=Viewegs Geschichte der Chemie |Auflage= |Verlag=Vieweg |Ort=Braunschweig |Datum=1992 |ISBN=978-3-528-06645-1 |Seiten=}}</ref>

Auf diese Definition gestützt, eröffneten Lavoisiers außerordentlich genaue Beobachtungen an chemischen und physikalischen Stoffumwandlungen den Weg zur modernen Chemie. Insbesondere entdeckte er die ''Erhaltung der Gesamtmasse bei allen Stoffumwandlungen'' und bestimmte die genauen ''Massenverhältnisse'', in denen ''reine Elemente'' miteinander reagieren. So wurde [[John Dalton]] auf das [[Gesetz der multiplen Proportionen]] geführt, das er 1803 durch die Annahme der Existenz ''unveränderlicher'' und ''unzerstörbarer'' kleinster Materieteilchen, der [[Atom]]e, wissenschaftlich begründen konnte. Nach Dalton wird ein ''Element'' durch eine Sorte einheitlicher Atome definiert, die sich nach festen Regeln mit anderen Atomen verbinden können. Das unterschiedliche Verhalten der ''Elemente'' wird dadurch erklärt, dass ihre ''Atomsorten'' sich in ''Masse'', ''Größe'' und ''Bindungsmöglichkeiten'' zu anderen Atomen unterscheiden. Daraus entsteht u. a. die Möglichkeit, die relativen [[Atommasse]]n der verschiedenen ''Elemente'' untereinander zu bestimmen, wodurch die Atome erstmals zum Gegenstand der experimentellen Naturwissenschaft wurden.

Daltons Ansatz erwies sich in der Interpretation der ''chemischen Reaktionen'' und ''Verbindungen'' als außerordentlich erfolgreich. Seine Definitionen von ''Element'' und ''Atom'' wurden daher beibehalten, auch als die Annahmen der ''Unveränderlichkeit der Atome'' (insbesondere ihrer Unteilbarkeit) und der ''Gleichheit aller Atome desselben Elements'' durch Beobachtungen an den 1896 entdeckten [[Radioaktivität|radioaktiven]] Elementen endgültig widerlegt wurden: 1902 erklärte [[Ernest Rutherford]] in seiner ''Transmutationstheorie'' die radioaktiven [[Zerfallsreihe]]n als Folge von Teilungen der Atome und weiteren Elementumwandlungen. 1910 entdeckte [[Frederick Soddy]], dass Atome desselben radioaktiven Elements in verschiedenen Zerfallsreihen mit ''verschiedener Masse'' auftreten können ([[Isotop]]ie). Ab 1920 wurden diese Erscheinungen dann bei allen Elementen gefunden.

In der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts wurde der ''Atombau'' dahingehend geklärt, dass das chemische Verhalten weitestgehend von der ''negativ'' geladenen ''Elektronenhülle'' des Atoms bestimmt wird, die ihrerseits durch die ''positive'' Ladung des [[Atom#Atomkern|Atomkerns]] bestimmt ist. Daher geht der heutige Begriff des chemischen Elements von der [[Elektrische Ladung|elektrischen Ladung]] des Atomkerns aus. Sie ist durch die Anzahl der im Kern vorhandenen [[Proton]]en gegeben, die daher als chemische Ordnungszahl des Atoms bzw. des Elements bezeichnet wird.

Rückblickend auf die ursprünglichen Definitionen für den Begriff ''Element'' von Clave, Boyle und Lavoisier (s. o.) und auch auf die Boyleschen ''Korpuskeln'' scheint es, dass die besten Realisierungen dieser seinerzeit hypothetischen Vorstellungen nicht durch die heutigen chemischen Elemente und Atome, sondern durch die ''Atombausteine'' Proton, [[Neutron]], [[Elektron]] gegeben sind.

=== Entdeckungsgeschichte ===
[[Datei:Large Sulfur Crystal.jpg|mini|Schwefelkristall]]
[[Datei:Quecksilber 1.jpg|mini|hochkant|Quecksilbertropfen]]

In der [[Antike]] und bis weit ins [[Mittelalter]] war man der Auffassung, dass die Welt aus den [[Vier-Elemente-Lehre|vier Elementen]] [[Erde]], [[Wasser]], [[Luft]] und [[Feuer]] aufgebaut ist.

Von den Elementen im heutigen Sinne waren in der Antike nur zehn Elemente in [[Reinstoff|Reinform]] bekannt, die entweder natürlich (d. h. [[gediegen]]) vorkamen oder aus [[Erz]] geschmolzen werden konnten: [[Kohlenstoff]], [[Schwefel]], [[Eisen]], [[Kupfer]], [[Zink]], [[Silber]], [[Zinn]], [[Gold]], [[Quecksilber]] und [[Blei]]. Im Laufe der mittelalterlichen [[Bergbau]]geschichte wurden dann, vor allem im [[Erzgebirge]], in ''Erzen'' geringe Mengen an Beimengungen unbekannter [[Metalle]] entdeckt und nach [[Berggeist]]ern benannt ([[Cobalt]], [[Nickel]]). Die Entdeckung des [[Phosphor]]s 1669 durch [[Hennig Brand]] läutete schließlich das [[Zeitalter]] der Entdeckung der meisten Elemente ein, einschließlich des [[Uran]]s aus [[Pechblende]] durch [[Martin Heinrich Klaproth]] 1789.

Vor dem Jahre 1751 waren folgende 9 [[Nebengruppe]]nelemente bekannt: [[Eisen]], [[Cobalt]], [[Nickel]], [[Kupfer]], [[Zink]], [[Silber]], [[Platin]], [[Gold]] sowie [[Quecksilber]], ferner die 8 [[Hauptgruppe]]nelemente [[Kohlenstoff]], [[Phosphor]], [[Schwefel]], [[Arsen]], [[Zinn]], [[Antimon]], [[Blei]] und [[Bismut]]. Im Jahr 1751 waren also insgesamt 17 Elemente bekannt.

Vom Jahre 1751 bis zum Jahre 1800 kamen noch 13 weitere Elemente hinzu: [[Wasserstoff]], [[Titan (Element)|Titan]], [[Chrom]], [[Mangan]], [[Yttrium]], [[Zirconium]], [[Molybdän]], [[Wolfram]], [[Uran]], [[Stickstoff]], [[Sauerstoff]], [[Chlor]] und [[Tellur]].

In der Zeit vom Jahre 1800 bis zum Jahre 1830 wurden insgesamt 22 neue Elemente entdeckt: die Nebengruppenelemente [[Vanadium]], [[Tantal]], [[Rhodium]], [[Palladium]], [[Cadmium]], [[Osmium]], [[Iridium]] und [[Thorium]], ferner die [[Hauptgruppe]]nelemente [[Lithium]], [[Beryllium]], [[Natrium]], [[Magnesium]], [[Kalium]], [[Calcium]], [[Strontium]], [[Barium]], [[Bor]], [[Aluminium]], [[Silicium]], [[Selen]], [[Iod]] und [[Brom]].

Elf weitere Elemente traten zwischen dem Jahre 1830 bis 1869 hinzu. Sie waren auch ein Marker für den technisch-wissenschaftlichen Entwicklungszustand, denn es wurden auch schwer auffindbare und seltene Elemente entdeckt und beschrieben. Es waren [[Helium]], [[Rubidium]], [[Caesium]], [[Indium]], [[Thallium]], [[Niob]], [[Ruthenium]], [[Lanthan]], [[Cer]], [[Terbium]], [[Erbium]]. Somit waren bis zum Jahr 1869 63 Elemente entdeckt worden.

Im Laufe des 19. Jahrhunderts wurden die [[Metalle der Seltenen Erden]] entdeckt, womit fast alle natürlich vorkommenden Elemente bekannt waren. In dieser Zeit wurden auch viele [[Hypothetisches Element|hypothetische Elemente]] postuliert, die später wieder verworfen wurden, so etwa das [[Nebulium]]. Im 20. und dem begonnenen 21. Jahrhundert wurden viele in der Natur nicht vorkommende Elemente – die [[Transurane]] – künstlich erzeugt, teils in [[Kernreaktor]]en, teils in [[Teilchenbeschleuniger]]n. Allen diesen Elementen ist gemeinsam, dass sie instabil sind, d. h., dass sie sich unterschiedlich schnell in andere Elemente umwandeln. Mit der Entdeckung weiterer solcher kurzlebiger Elemente ist zu rechnen; sie entstehen jeweils in nur äußerst geringen Mengen. Ihren Namen erhielten die Elemente jeweils von ihrem Entdecker, was im 20. Jahrhundert zu einer [[Elementnamensgebungskontroverse]] führte. Elemente, die noch nicht erzeugt oder benannt wurden, tragen [[Systematische Elementnamen]].

{{Hauptartikel|Etymologische Liste der chemischen Elemente}}

=== Ordnungssystem ===
Die Elemente ordnet man nach ihrer Kernladungszahl (Ordnungszahl) und der [[Elektronenkonfiguration]] ihrer Atome im ''Periodensystem der Elemente'' (PSE) in [[Gruppe des Periodensystems|Gruppen]] und [[Periode des Periodensystems|Perioden]] an. Dieses System wurde vom [[Russland|russischen]] Gelehrten [[Dmitri Iwanowitsch Mendelejew]] zeitgleich mit dem deutschen Arzt und Chemiker [[Lothar Meyer]] 1869 begründet.

== Eigenschaften ==
[[Datei:Atom-schematic de.svg|mini|links|hochkant|Schematische Darstellung des Atoms (nicht maßstäblich, sonst müsste die orange Fläche ca. 5 m Durchmesser haben)]]
[[Datei:Iron lamp.jpg|mini|Bewegliche Elektronen sind verantwortlich für den [[Glanz]] von Metallen (hier Reineisen)]]

Identifiziert werden chemische Elemente mittels [[Nachweisreaktion]]en der Analytischen Chemie.

Viele Eigenschaften der Elemente lassen sich aus dem Aufbau ihrer Atome ableiten. Diverse historisch gewachsene Atommodelle, insbesondere das erfolgreiche [[Bohrsches Atommodell|Bohrsche Schalenmodell]], liefern dazu die theoretischen Grundlagen.

Alle Atome eines Elements haben im elektrisch ungeladenen Zustand ebenso viele Elektronen in der Elektronenhülle wie Protonen im Atomkern. Ordnet man die Elemente gemäß wachsender Protonenzahl ([[Ordnungszahl]]) im sogenannten [[Periodensystem]] an, ergeben sich periodisch wiederkehrende Eigenschaften (siehe [[Hauptgruppe]], [[Nebengruppe]]).

Bei chemischen Reaktionen werden nur die Elektronen auf den [[Valenzschale|Außenschalen]] der Reaktionspartner umgeordnet, der Atomkern bleibt hingegen unverändert. Atome „suchen“ ''primär'' die sogenannte ''Edelgaskonfiguration'' (Stabilität wegen abgeschlossener Außenschale) zu erreichen, auch wenn das zu Lasten der ''elektrischen Neutralität'' geht, und streben nur ''sekundär'' nach Ladungsausgleich der Gesamtkonfiguration. Beschrieben wird dieses „Bestreben“ durch die [[Elektronegativität]]. [[Edelgas]]e, also Elemente mit im neutralen Zustand abgeschlossener Außenschale, sind reaktionsarm und bilden nur unter drastischen Bedingungen Verbindungen.

Eine eindeutige „Identifizierung“ der Elektronen eines Elements liefert das ''Quantenzahlenquartett'': [[Hauptquantenzahl]], [[Nebenquantenzahl]], [[Magnetquantenzahl]], [[Spinquantenzahl]], also [[Quantenphysik|quantenphysikalische]] Elementeigenschaften.

=== Isotope, Nuklide ===
Alle Atome ''desselben'' Elements haben dieselbe Anzahl Protonen, sie können aber verschieden viele [[Neutron]]en enthalten. Diese nur in ihrer [[Neutronenzahl]] verschiedenen Arten sind die [[Isotop]]e des betreffenden Elements. Die allgemeine Bezeichnung für eine durch Protonenzahl und Neutronenzahl festgelegte Atomart ist [[Nuklid]].

Vom [[Wasserstoff]] existieren in natürlichen Vorkommen beispielsweise drei Isotope: [[Wasserstoff#Isotope|Protium]] (keine Neutronen), [[Deuterium]] (1 Neutron), [[Tritium]] (2 Neutronen). Der Kern des häufigsten Wasserstoffisotops <math>^1\mathrm{H}</math> (Protium, 99,9851 %) besteht aus einem einzelnen Proton. Deuterium tritt in natürlichem Wasserstoff nur mit einem Anteil von 0,0149 % auf, Tritium mit < 10−10 %.

Der häufigste [[Helium]]atomkern <math>^4\mathrm{He}</math> besteht aus zwei Protonen und zwei Neutronen. Es gibt in natürlichen Vorkommen mit einem Anteil von nur 0,000137 % aber auch das Isotop <math>^3\mathrm{He}</math>, [[Helium-3]], dessen Kern nur ein Neutron enthält.

Natürliches [[Chlor]] (17 Protonen) besteht aus einer Mischung aus Isotopen mit 18 Neutronen (75,8 %) und 20 Neutronen (24,2 %).

{{Hauptartikel|Liste der Isotope}}

== Masse ==
[[Datei:Kupfer Nugget.jpeg|mini|hochkant|[[Kupfer]]-Nugget]]

Die Atommassen der Isotope sind ''annähernd'', aber nicht genau ganzzahlige Vielfache der Masse des [[Wasserstoffatom]]s. Die Ursache für diese unter 0,9 Prozent liegenden Abweichungen sind:
* Die [[Bindungsenergie]] der Atomkern-Bestandteile zeigt sich als [[Massendefekt]], so dass die [[Kernmasse]] stets etwas kleiner als die Summe der Massen der Kernbestandteile ist. Dieser Effekt erreicht sein Maximum in Bereich von Eisen- und Nickelkernen mit 0,945 Prozent.
* Atomkerne bestehen aus ''Protonen'' und ''Neutronen''. Neutronen sind 0,138 Prozent schwerer als Protonen.
* Protonen kommen im elektrisch neutralen Atom nur zusammen mit ebenso vielen Elektronen vor, die 0,055 Prozent der Protonenmasse haben.
Die letzten beiden Effekte kompensieren einander nur teilweise.

== Rein- und Mischelemente ==

[[Datei:Brom amp.jpg|mini|hochkant|[[Brom]] mit Dampf in Ampulle]]

Chemische Elemente, die in ihren natürlichen Vorkommen nur eine Sorte von Atomen aufweisen, heißen [[Reinelement]]e; wenn sie dagegen aus zwei oder mehr Isotopen bestehen, heißen sie [[Mischelement]]e. Die meisten Elemente sind Mischelemente. Es existieren 19 ''stabile'' und drei ''langlebige instabile'' Reinelemente ([[Bismut]], [[Thorium]] und [[Plutonium]]), insgesamt also 22 Reinelemente.

Im Periodensystem steht für Mischelemente die [[Atommasse#Messung, Datensammlungen|durchschnittliche Atommasse]] gemäß den [[Isotopenverhältnis|relativen Häufigkeiten]] der Isotope. Das natürliche Mischverhältnis ist bei einem Element meist konstant, kann bei einigen Elementen aber lokal schwanken. [[Blei]] zum Beispiel zeigt je nach Herkunft ([[Lagerstätte]]) unterschiedliche durchschnittliche Atommassen. 2010 beschloss die [[IUPAC]], dass zukünftig für die Elemente [[Wasserstoff]], [[Bor]], [[Lithium]], [[Kohlenstoff]], [[Stickstoff]], [[Sauerstoff]], [[Silicium]], [[Schwefel]], [[Chlor]] und [[Thallium]] im Periodensystem die Masse als Massen''bereich'' anzugeben ist.<ref>Michael E. Wieser, Tyler B. Coplen: ''Atomic weights of the elements 2009 (IUPAC Technical Report).'' In: ''[[Pure and Applied Chemistry]].'' 2010, S. 1, [[doi:10.1351/PAC-REP-10-09-14]].</ref>

Die Begriffe ''[[Reinstoff]]'' und ''Reinelement'' sowie ''[[Stoffgemisch]]'' und ''Mischelement'' sind strikt zu unterscheiden.

== Aggregatzustand, Dichte ==

Die meisten Elemente sind bei [[Standardbedingungen]]
* [[Festkörper|fest]] (und/oder)
* [[Dichte|dichter]] als Wasser (Ausnahmen: Li, Na, K)
* ja sogar [[Schwermetall]], also dichter als 5000 kg/m³.

Die [[Atommasse]]-leichtesten 2, nämlich H und He, weiters N und O, die zwei leichtesten Halogene (F und Cl) und alle Edelgase (Ne, Ar, Kr, Xe, Rn) außer Og sind gasförmig.

Flüssig sind nur Brom und – bei erstaunlich großer Atommasse – nur noch Hg Quecksilber.

Die Dichte korreliert oft mit der Atommasse, bei Gasen [[Allgemeines Gasgesetz|sehr genau]] mit der Molekülmasse. Lithium hat etwa die halbe Dichte von Wasser, die schwersten Elemente (Au, Os, W) haben etwa die 20-fache Dichte von Wasser.

== Chemische Bindungen ==
[[Datei:Water molecule 3D.svg|mini|[[Kalottenmodell]] des [[Wassermolekül]]s (H2O)]]
[[Datei:NaCl polyhedra.svg|mini|[[Kristallstruktur]] von [[Natriumchlorid]]]]

[[Chemie|Chemische]] Elemente können, bis auf einige Edelgase, [[Chemische Bindung|chemische Bindungen]] eingehen. Dabei sind mehrere der elementaren Atome zu [[Molekül]]en, [[Ion]]enkristallen, [[Komplexchemie|Komplexen]] oder [[Intermetallische Verbindung|metallischen Verbindungen]] zusammengeschlossen.

Bilden Elemente chemische Bindungen ''mit sich selbst'', so nennt man den [[Reinstoff]] ebenfalls Element:
Bei vielen [[Gas]]en wie ''Chlor'' Cl oder ''Fluor'' F bilden zwei Atome desselben Elements eine [[kovalente Bindung]] aus und werden zu einem [[Elementmolekül]], hierbei Cl2 und F2. Sauerstoff bildet neben O2 auch weniger stabile dreiatomige [[Ozon|O3]]-Moleküle aus, Schwefel bildet ringförmige aus ''sechs bis acht'' Atomen.

Wenn Elemente eine [[chemische Bindung]] mit anderen Elementen eingehen, entstehen [[Chemische Verbindung|chemische Verbindungen]]. [[Wasser]] mit der [[Summenformel]] H2O ist beispielsweise eine Verbindung aus den Elementen [[Wasserstoff]] H (2 Atome pro Molekül) und [[Sauerstoff]] (1 Atom pro Molekül).

Grundsätzlich gibt es vier Arten von chemischen Verbindungen zwischen den Atomen unterschiedlicher Elemente:
* ''Molekulare Verbindungen'' entstehen in der Regel aus [[Nichtmetall]] und Nichtmetall – sie sind [[Nichtleiter]] (elektrisch nicht leitfähig) mit zumeist relativ niedrigem [[Siedepunkt]] ([[diamant]]artige oder [[kunststoff]]artige Verbindungen mit [[Makromolekül|Riesenmolekülen]] ausgenommen). Beispiele für molekulare Verbindungen sind neben [[Wasser]] auch [[Methan]], [[Zucker]].
* ''Ionische Verbindungen'' oder [[Salze]] entstehen häufig aus Metall([[kation]]) und Nichtmetall([[anion]]). Sie sind [[Sprödigkeit|spröde]], oft von hohem [[Schmelzpunkt]] und in [[Schmelzen|Schmelze]] oder [[Lösung (Chemie)|Lösung]] ''elektrisch leitfähig''. Beispiele für Ionenverbindungen sind [[Eisen(II)-oxid]] und Kochsalz ([[Natriumchlorid]]).
* ''[[Komplexchemie|Komplexe]]'' bestehen aus einem Zentralteilchen, das von [[Ligand]]en umgeben ist. So handelt es sich beispielsweise bei [[Chlorophylle]]n um Komplexverbindungen.
* ''[[Intermetallische Verbindung|Metallische Verbindungen]]'' entstehen aus zwei oder mehr Metallen. Die Metallatome sind hier durch [[metallische Bindung]]en sowie nicht selten durch zusätzliche [[Ionische Bindung|ionische]] oder [[Kovalente Bindung|kovalente]] Bindungsanteile verbunden. Sie sind nicht zu verwechseln mit [[Legierung]]en, die zu den [[Gemisch]]en gezählt werden.

== Die Entstehung von Elementen ==
{{Hauptartikel|Nukleosynthese}}

[[Datei:EtaCarinae-HST-1995-09.jpg|mini|Gegen Ende ihrer Leuchtphase erzeugen schwere Sterne auch schwerere [[Atomkern]]e und stoßen das Material in Form von Wolken aus, hier: Nebel um den extrem massereichen [[Stern]] [[eta Carinae]], entstanden durch Eruptionen 100 bis 150 Jahre zuvor.]]

Bereits beim [[Urknall]] entstanden die ''leichten'' Elemente [[Wasserstoff]] (ca. 75 %) und [[Helium]] (ca. 25 %), zusammen mit geringen Mengen [[Lithium]] und [[Beryllium]].
Am Anfang der [[Kosmochemie]] steht daher der Wasserstoff mit einer relativen Atommasse von ca. 1,0 [[Atomare Masseneinheit|u]] (ein Proton). ''Schwerere'' Elemente entstehen im [[Universum]] durch [[Kernreaktion]]en in den [[Stern]]en. In [[Hauptreihe]]n-Sternen, wie unserer [[Sonne]], verschmelzen unter hoher Temperatur (mehrere Millionen Grad Celsius) und hohem [[Druck (Physik)|Druck]] beispielsweise vier Wasserstoffatomkerne über mehrere Zwischenstufen zu einem [[Helium]]atomkern (relative Atommasse ca. 4,0 [[Atomare Masseneinheit|u]]). Dieser ist ein wenig leichter als die vier Protonen zusammen, die [[Äquivalenz von Masse und Energie|Massendifferenz]] wird als [[Energie]] frei.

Diese [[Kernfusion|Fusion]] (Atome mit geringerer Protonenzahl verschmelzen zu höheren) geht in den meisten Sternen bis zur Entstehung von Kohlenstoff, in ''massereichen'' bis zur Bildung von [[Eisen]] weiter, dem am ''dichtesten'' gepackten Atomkern. Dies erfolgt immer unter ''Abgabe'' von Energie, wobei die Energieausbeute mit zunehmender Ordnungszahl der gebildeten Elemente bis zum Eisen immer geringer wird. Die Fusionsreaktionen zu ''schwereren'' Kernen würden eine ''Zufuhr'' von Energie erfordern.

Schwerere Elemente als Eisen entstehen deshalb nicht durch ''Kernfusion'', sondern durch [[Neutronenanlagerung|Neutroneneinfang]] bestehender Atome, die dabei in Elemente höherer Ordnungszahl umgewandelt werden. Dies geschieht bei [[Masse (Physik)|massearmen]] Sternen im sogenannten [[s-Prozess]], bei ''massereichen'' am Ende der Lebenszeit von Sternen während einer [[Supernova]] im [[r-Prozess]].

Die entstandenen Elemente gelangen (kontinuierlich durch [[Sonnenwind]] oder explosiv in einer Supernova) in das [[Interstellarer Raum|interstellare Medium]] und stehen für die Bildung der nächsten ''Sterngeneration'' oder anderen [[Astronomisches Objekt|astronomischen Objekten]] zur Verfügung. Jüngere ''Sternensysteme'' enthalten daher bereits von Anfang an geringe Mengen ''schwererer Elemente'', die [[Planet]]en wie in unserem [[Sonnensystem]] bilden können.

== Statistik der chemischen Elemente ==
Von den 118 bekannten Elementen (Stand 2015) sind 80 stabil. Alle stabilen Elemente kommen auf der Erde natürlich vor, ebenso 14 radioaktive (siehe [[Elementhäufigkeit#Elementhäufigkeit der Erde|Elementhäufigkeit]]). Weitere radioaktive Elemente wurden ''künstlich'' hergestellt, ihre Zahl wird vermutlich weiter steigen.

Die Elemente lassen sich nach verschiedenen Kriterien unterteilen. Am häufigsten ist die Unterteilung in solche Elemente, die [[Metalle]] bilden und den Großteil der Elemente ausmachen, sowie in [[Nichtmetalle]] und die Zwischenstufe [[Halbmetalle]].

Zur Gruppe der Nichtmetalle gehören nur 17 aller Elemente, diese bilden bei [[Standardbedingungen]] keine Metalle. Davon liegen die sechs [[Edelgase]] einatomig vor, weil deren Atome keine Moleküle bilden, d. h. nicht miteinander reagieren. Dagegen verbinden sich andere mit Atomen des gleichen Elements zu Molekülen. Dazu zählen die weiteren fünf unter [[Normalbedingung]]en gasförmigen Elemente: [[Wasserstoff]] (H2), [[Stickstoff]] (N2), [[Sauerstoff]] (O2), [[Fluor]] (F2) und [[Chlor]] (Cl2) sowie das flüssige [[Brom]] (Br2) und das feste [[Iod]] (I2).

{{Siehe auch|Liste der chemischen Elemente}}

=== Häufigkeit der chemischen Elemente ===
[[Datei:Elemental abundances-de.svg|mini|Relative Häufigkeit der Elemente in der [[Erdkruste]]]]
[[Datei:Polykristalines Silizium.jpg|mini|[[Polykristall]]ines Silicium]]
[[Datei:Gallium1 640x480.jpg|mini|Kristalle aus 99,999 % Gallium]]
[[Datei:Lithium paraffin.jpg|mini|Lithium-Stücke in [[Paraffin]]öl zum Schutz vor [[Oxidation]]]]
Die Häufigkeit der chemischen Elemente unterscheidet sich je nach dem betrachteten Bereich.

Im Universum ist sie eng verknüpft mit den Entstehungsprozessen im kosmologischen Zeitrahmen ([[Nukleosynthese]]). Dort ist das weitaus häufigste Element der Wasserstoff, gefolgt von seinem einfachsten ''Fusionsprodukt'' Helium, die beide schon bald nach dem ''Urknall'' entstanden. Die nächsthäufigsten Elemente sind ''Kohlenstoff'' und ''Sauerstoff.'' Lithium, Beryllium und Bor entstanden ebenfalls beim Urknall, jedoch in wesentlich geringeren Mengen.

Helium, Kohlenstoff und Sauerstoff sowie alle anderen Atomsorten wurden durch ''Kernfusion'' in Sternen oder durch andere [[astrophysik]]alische Vorgänge gebildet. Dabei entstanden häufiger Atome mit ''gerader Protonenzahl,'' wie Sauerstoff, Neon, Eisen oder Schwefel, während Elemente mit ''ungerader Protonenzahl'' seltener sind. Diese Regel wird nach dem US-amerikanischen Chemiker [[William D. Harkins]] (1873–1951) ''Harkinssche Regel'' genannt. Markant ist die besondere Häufigkeit des Eisens als Endpunkt der möglichen ''Kernfusion'' in Sternen.

Die Verteilung auf der Erde unterscheidet sich von derjenigen, die im gesamten Universum vorherrscht. Insbesondere sind auf der Erde vergleichsweise geringe Mengen Wasserstoff und Helium vorhanden, weil diese Gase vom [[Gravitation|Schwerefeld]] der Erde nicht festgehalten werden können; im [[Sonnensystem]] befinden sie sich vor allem in den [[Gasplanet]]en wie [[Jupiter (Planet)|Jupiter]] und [[Neptun (Planet)|Neptun]]. Auf [[Erdähnlicher Planet|Gesteinsplaneten]] wie der Erde überwiegen die schwereren Elemente, vor allem Sauerstoff, Silicium, Aluminium und Eisen.

[[Organismus|Organismen]] bestehen hauptsächlich aus ''Wasserstoff, Sauerstoff, Kohlenstoff'' und ''Stickstoff''.

In dem jeweils betrachteten Bereich sehr häufig vorkommende Elemente bezeichnet man als [[Mengenelemente]], sehr seltene als [[Spurenelement]]e.

{{Siehe auch|Liste der Häufigkeiten chemischer Elemente}}

== Siehe auch ==
* [[Liste der chemischen Elemente]]
* [[Etymologische Liste der chemischen Elemente]]

== Literatur ==
* [[Harry H. Binder]]: ''Lexikon der chemischen Elemente – das Periodensystem in Fakten, Zahlen und Daten.'' Hirzel, Stuttgart 1999, ISBN 3-7776-0736-3.
* [[Lucien Trueb|Lucien F. Trueb]]: ''Die chemischen Elemente – Ein Streifzug durch das Periodensystem.'' S. Hirzel Verlag, Stuttgart 2005, ISBN 3-7776-1356-8.
* Theodore Gray: ''Die Elemente.'' Fackelträger-Verlag, Köln 2009, ISBN 978-3-7716-4435-2.
* [[Ulf von Rauchhaupt]]: ''Die Ordnung der Stoffe. Ein Streifzug durch die Welt der chemischen Elemente.'' Fischer Taschenbuch Verlag, Frankfurt am Main 2009, ISBN 978-3-596-18590-0.
* Alexander C. Wimmer: ''Die chemischen Elemente.'' SMT, Leoben 2011, ISBN 978-3-200-02434-2.
* [[Philip Ball]]: ''Die Elemente. Entdeckung und Geschichte der Grundstoffe''. Haupt, Bern 2022, ISBN 978-3-258-08268-4.
* {{Literatur |Titel=Handbuch der chemischen Elemente |Autor=Hermann Sicius |Auflage=2. |Verlag=Springer Spektrum |Ort=Berlin |Datum=2023 |ISBN=978-3-662-65663-1 |DOI=10.1007/978-3-662-65664-8}}

== Weblinks ==
{{Commons|Chemical element|Chemisches Element}}
{{Wiktionary|chemisches Element}}
{{Wikibooks|Wikijunior Die Elemente}}
* [http://www.chemieseite.de/ www.chemieseite.de] enthält ausführliche Beschreibungen der Hauptelemente
* [http://web.archive.org/web/20190623081353/https://www.pse-mendelejew.de/ www.pse-mendelejew.de] enthält viele Fotografien von reinen Elementen
* [http://www.pse.merck.de/ www.pse.merck.de] enthält eine reiche Auswahl an atomaren Eigenschaften in einer interaktiven Tabelle
* [http://www.periodensystem-online.de/ Umfangreiche Übersicht]

== Einzelnachweise ==
<references />

{{Normdaten|TYP=s|GND=4009874-6|LCCN=sh/85/22897}}

[[Kategorie:Chemisches Element| ]]

Chemisches Element - Versionsgeschichte

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