Chemický prvek

Chemický prvek je čistá látka, kterou již nelze chemickými metodami rozložit na jiné látky. Nejmenší možné množství prvku je atom. Všechny atomy prvku mají stejný počet protonů v atomovém jádře (protonové číslo). Proto mají stejnou strukturu elektronového obalu, a proto se chovají chemicky stejně. Prvky jsou základními látkami chemických reakcí, chemických sloučenin a směsí.

Příklad prvku – stříbro Ag

Příklad prvku – zlato Au

Prvek je označen symbolem prvku, který je obvykle odvozen od latinského názvu prvku (například Pb z plumbum, Fe z ferrum). Prvky jsou uspořádány v periodické tabulce podle rostoucího počtu protonů.

Do listopadu 2016 Mezinárodní unie pro čistou a aplikovanou chemii uznala celkem 118 prvků a 80 z nich má alespoň jeden stabilní nuklid. Prvních 94 se přirozeně vyskytuje na Zemi a zbývajících 24 jsou syntetické prvky uměle vyrobené, často radioaktivní. Objev a syntéza dalších nových prvků je předmětem současných vědeckých studií.

Pouze menšina prvků (například zlato a stříbro) se nachází jako relativně čisté přírodní minerály. Téměř všechny ostatní přirozeně se vyskytující prvky se vyskytují jako sloučeniny nebo směsi. Vzduch je primárně směs prvků dusíku, kyslíku a argonu, také sloučenin oxidu uhličitého, vody a dalších.

Historie objevu a použití prvků začala již v pravěku, kdy lidé začali používat původní minerály jako uhlík, síra, měď a zlato. Pokusy klasifikovat takové materiály vedly nejenom k nevědecké alchymii, ale k mnoha různým teoriím, které znamenaly počátek dnešní chemie jako vědy. První periodickou tabulku prvků zveřejnil v roce 1869 Dmitrij Ivanovič Mendělejev a ta se stala základem moderního chápání prvků.

Periodická tabulka prvků

Jedna z nejtradičnějších prezentací prvků je periodická tabulka prvků, která řadí prvky podle protonového čísla, elektronových struktur a podobných chemických vlastností. Řádky periodické tabulky prvků se nazývají periody a sloupce se nazývají skupiny:

• V periodách se nacházejí prvky, které mají stejný počet elektronových slupek ve svém elektronovém obalu.
• Ve skupinách pod sebou leží prvky se stejným počtem valenčních elektronů v elektronovém obalu.

Periodická tabulka prvků. Šipka ukazuje, jak se zvětšuje velikost atomů.

Prvky nacházející se ve stejné skupině vykazují i podobné chemické vlastnosti. Proto mají některé skupiny své názvy:

• 1. skupina (růžová barva) – alkalické kovy a vodík
• 2. skupina (oranžová barva) – kovy alkalických zemin
• 3–12. skupina (modrá barva) – přechodné kovy
• 17. skupina (zelená barva) – halogeny
• 18. skupina (světle modrá) – vzácné plyny
• Blok světle hnědý – lanthanoidy a aktinoidy

Důležité pojmy

• Protonové číslo (Z) – je počet protonů (a tedy velikost kladného náboje) v jádře atomu. Je definující vlastností prvků.
• Neutronové číslo (N) – je počet neutronů v jádře atomu. Neutronovým číslem se liší různé izotopy jednoho prvku.
• Nukleonové číslo (A) – je celkový počet nukleonů (tedy protonů a neutronů) v atomovém jádře daného nuklidu. Platí rovnice A=Z+N.
• Nuklid – látka složena z neutrálních atomů stejného druhu, přičemž všechny atomy mají shodné protonové číslo i nukleonové číslo (tedy počet protonů a neutronů v jádře).
• Radionuklidy – nuklidy, jejichž jádra podléhají samovolné radioaktivní přeměně.
• Izotopy – nuklidy stejného prvku, které se liší počtem neutronů v jádře. Mají stejné protonové číslo, ale odlišné nukleonové číslo,
• Izobary – nuklidy různých prvků, které mají shodné nukleonové číslo a odlišné protonové číslo.
• Izotony – je označení dvojice různých atomů, které mají v jádru rozdílný počet protonů (rozdílné protonové číslo), ale stejný počet neutronů (stejné neutronové číslo).
• Izomery – atomy stejného nuklidu, jejichž jádra se nacházejí v odlišných energetických stavech.

Počet prvků na Zemi

Na Zemi se přirozeně (alespoň ve stopovém množství) vyskytují prvky s protonovým číslem 1 až 94, další byly vyrobeny uměle. Aktuálně je známo celkem 118 prvků, zatím poslední objevený je oganesson. Přestože od curia (96) dále stabilita prvků se stoupajícím protonovým číslem rapidně klesá a u oganessonu činí poločas rozpadu nejstabilnějšího izotopu méně než sekundu, existuje teorie, že někde dále by se opět mohly nacházet relativně (nebo i zcela) stabilní prvky (tzv. ostrov stability).^[1]

Stabilních prvků, tedy prvků s alespoň jedním stabilním izotopem, je zatím prokázáno 81, poslední (nejtěžší) z nich je olovo. 7 dalších prvků má izotopy s poločasem rozpadu delším než milion let.

České názvy prvků

Mírná většina prvků se v češtině nazývá latinskými, resp. mezinárodními jmény. Nejběžnější prvky, zejména historicky známé kovy, mají obvykle zažitý vlastní název.

Staré, přirozeně historicky vyvinuté české názvy má 7 prvků: síra, železo, měď, stříbro, zlato, rtuť a olovo. Několik kovových prvků má názvy převzaté z němčiny: mangan, kobalt, nikl, zinek, cín, wolfram. Ty byly většinou z němčiny převzaty v latinizované formě i do mezinárodní nomenklatury.

Pro různé další základní prvky objevované v osvícenské době vytvořili v 19. století vlastní české názvosloví Karel Slavoj Amerling a Jan Svatopluk Presl.^[2] Z nich se ujalo 10: vodík, uhlík, kyslík, dusík, sodík, hořčík, hliník, křemík, draslík a vápník. Podobně jako latinské názvy těchto dříve objevených prvků jsou odvozeny od látek, ve kterých jsou obsaženy: voda, uhlí, kyseliny, hořká sůl atd; výjimkou je dusík, který byl původně také pojmenován azote podle vlastnosti plynu zbavit života, od řec. zóos, „život“. Mnohé další, jako například kolik (chlor), barvík (chrom), ďasík (kobalt), kostík (fosfor) či voník (osmium), se neprosadily, přesto už zmíněných deset originálních jmen prvků řadí češtinu mezi jazyky s velmi bohatým chemickým názvoslovím. České názvy převzala také slovenština a některé byly přejaty např. i do srbochorvatštiny.

Řada dalších prvků pak má latinský název alespoň počeštěný: bor, fluor, neon, fosfor, chlor, skandium, titan, vanad, chrom, arzén, selen, brom, zirkon, niob, molybden, telur, jód, tantal, platina, bismut, astat, radon, lanthan, cer, praseodym, neodym, uran. Je přitom pozoruhodné, že tři z nejlehčích prvků (He, Li, Be) nemají název počeštěný nijak. Stejně tak to, že pro uran se vžil tento název (stejný jako má planeta), zatímco pro analogické neptunium či plutonium nikoliv.

Zcela zvláštním případem je antimon, odvozený z středolatinského antimonium, zatímco v samotné latině se užívá název stibium (odtud značka Sb).

Důležité vlastnosti prvků

• relativní atomová hmotnost
• molární hmotnost
• hustota
• elektronová konfigurace
• elektronegativita
• oxidační čísla
• teplotní součinitel délkové roztažnosti
• teplota tání
• teplota varu
• měrná tepelná kapacita
• měrné skupenské teplo tání
• měrné skupenské teplo varu
• poločas přeměny (u radioaktivních nuklidů)

Seznam všech objevených prvků

Český název	Latinský název[pozn. 1]	Symbol (značka)	Protonové číslo Z	Relativní atomová hmotnost Ar	Rok objevu	Původ
aktinium	actinium	Ac	89	227,0277)*	1899	přirozený
americium	americium	Am	95	243,0614)*	1944	umělý
antimon	stibium	Sb	51	121,75	starověk	přirozený
argon	argonum	Ar	18	39,948	1894	přirozený
arsen	arsenicum	As	33	74,922	středověk	přirozený
astat	astatium	At	85	209,9871)*	1940	přirozený
baryum	barium	Ba	56	137,34	1774	přirozený
berkelium	berkelium	Bk	97	247,0703)*	1950	umělý
beryllium	beryllium	Be	4	9,0122	1797	přirozený
bismut	bismuthum	Bi	83	208,980	starověk	přirozený
bohrium	bohrium	Bh	107	264,12)*	1981	umělý
bor	borum	B	5	10,811	1808	přirozený
brom	bromum	Br	35	79,909	1826	přirozený
cer	cerium	Ce	58	140,12	1803	přirozený
cesium	caesium	Cs	55	132,905	1860	přirozený
cín	stannum	Sn	50	118,69	starověk	přirozený
curium	curium	Cm	96	247,0704)*	1944	umělý
darmstadtium	darmstadtium	Ds	110	271)*	1994	umělý
draslík	kalium	K	19	39,102	1807	přirozený
dubnium	dubnium	Db	105	262,1144)*	1970	umělý
dusík	nitrogenium	N	7	14,0067	1772	přirozený
dysprosium	dysprosium	Dy	66	162,50	1886	přirozený
einsteinium	einsteinium	Es	99	252,0830)*	1952	umělý
erbium	erbium	Er	68	167,26	1843	přirozený
europium	europium	Eu	63	151,964	1901	přirozený
fermium	fermium	Fm	100	257,0951)*	1952	umělý
flerovium**	flerovium	Fl	114	289)*	1999	umělý
fluor	fluorum	F	9	18,9984	1886	přirozený
fosfor	phosphorus	P	15	30,973 8	1669	přirozený
francium	francium	Fr	87	223,0197)*	1939	přirozený
gadolinium	gadolinium	Gd	64	157,25	1880	přirozený
gallium	gallium	Ga	31	69,72	1875	přirozený
germanium	germanium	Ge	32	72,59	1886	přirozený
hafnium	hafnium	Hf	72	178,49	1923	přirozený
hassium	hassium	Hs	108	265,1306)*	1984	umělý
helium	helium	He	2	4,0026	1868	přirozený
hliník	aluminium	Al	13	26,9815	1825	přirozený
holmium	holmium	Ho	67	164,930	1879	přirozený
hořčík	magnesium	Mg	12	24,312	1775	přirozený
chlor	chlorum	Cl	17	35,453	1774	přirozený
chrom	chromium	Cr	24	51,996	1797	přirozený
indium	indium	In	49	114,82	1863	přirozený
iridium	iridium	Ir	77	192,2	1802	přirozený
jod	iodum	I	53	126,904	1811	přirozený
kadmium	cadmium	Cd	48	112,40	1817	přirozený
kalifornium	californium	Cf	98	251,0796)*	1950	umělý
kobalt	cobaltum	Co	27	58,933	1735	přirozený
kopernicium**	copernicium	Cn	112	285)*	1996	umělý
krypton	krypton	Kr	36	83,80	1898	přirozený
křemík	silicium	Si	14	28,086	1823	přirozený
kyslík	oxygenium	O	8	15,9994	1774	přirozený
lanthan	lanthanum	La	57	138,91	1839	přirozený
lawrencium	lawrencium	Lr	103	262,1097)*	1961	umělý
lithium	lithium	Li	3	6,939	1817	přirozený
livermorium**	livermorium	Lv	116	283)*	2001	umělý
lutecium	lutetium	Lu	71	174,97	1907	přirozený
mangan	manganum	Mn	25	54,938	1774	přirozený
měď	cuprum	Cu	29	63,54	starověk	přirozený
meitnerium	meitnerium	Mt	109	268,1388)*	1982	umělý
mendelevium	mendelevium	Md	101	258,0984)*	1955	umělý
molybden	molybdaenum	Mo	42	95,94	1778	přirozený
moscovium**	moscovium	Mc	115	288,19	2015	umělý
neodym	neodymium	Nd	60	144,24	1885	přirozený
neon	neon	Ne	10	20,183	1898	přirozený
neptunium	neptunium	Np	93	237,0482)*	1940	umělý
nihonium**	nihonium	Nh	113	284,18	2015	umělý
nikl	niccolum	Ni	28	58,71	1751	přirozený
niob	niobium	Nb	41	92,906	1801	přirozený
nobelium	nobelium	No	102	259,1010)*	1958	umělý
oganesson**	oganesson	Og	118	293,21 (vypočítaná)	2015	umělý
olovo	plumbum	Pb	82	207,19	starověk	přirozený
osmium	osmium	Os	76	190,2	1803	přirozený
palladium	palladium	Pd	46	106,4	1803	přirozený
platina	platinum	Pt	78	195,09	1738	přirozený
plutonium	plutonium	Pu	94	244,0642)*	1940	umělý
polonium	polonium	Po	84	208,9824)*	1898	přirozený
praseodym	praseodymium	Pr	59	140,907	1885	přirozený
promethium	promethium	Pm	61	145	1938	přirozený
protaktinium	protactinium	Pa	91	231,0359)*	1917	přirozený
radium	radium	Ra	88	226,0254)*	1898	přirozený
radon	radon	Rn	86	222,0176)*	1900	přirozený
rhenium	rhenium	Re	75	186,2	1924	přirozený
rhodium	rhodium	Rh	45	102,905	1803	přirozený
roentgenium	roentgenium	Rg	111	272)*	1994	umělý
rtuť	hydrargyrum	Hg	80	200,59	starověk	přirozený
rubidium	rubidium	Rb	37	85,47	1861	přirozený
ruthenium	ruthenium	Ru	44	101,107	1844	přirozený
rutherfordium	rutherfordium	Rf	104	261,1088)*	1964	umělý
samarium	samarium	Sm	62	150,35	1879	přirozený
seaborgium	seaborgium	Sg	106	263,1186)*	1974	umělý
selen	selenium	Se	34	78,96	1817	přirozený
síra	sulphur	S	16	32,064	starověk	přirozený
skandium	scandium	Sc	21	44,956	1879	přirozený
sodík	natrium	Na	11	22,9898	1807	přirozený
stroncium	strontium	Sr	38	87,62	1790	přirozený
stříbro	argentum	Ag	47	107,870	starověk	přirozený
tantal	tantalum	Ta	73	180,948	1802	přirozený
technecium	technetium	Tc	43	97,9072	1937	přirozený
tellur	tellurium	Te	52	127,60	1782	přirozený
tennessin**	tennessine	Ts	117	292,20 (vypočítaná)	2015	umělý
terbium	terbium	Tb	65	158,924	1843	přirozený
thallium	thallium	Tl	81	204,37	1861	přirozený
thorium	thorium	Th	90	232,0381)*	1828	přirozený
thulium	thulium	Tm	69	168,934	1879	přirozený
titan	titanium	Ti	22	47,90	1791	přirozený
uhlík	carboneum	C	6	12,01115	starověk	přirozený
uran	uranium	U	92	(238)	1789	přirozený
vanad	vanadium	V	23	50,942	1830	přirozený
vápník	calcium	Ca	20	40,08	1808	přirozený
vodík	hydrogenium	H	1	1,00797	1766	přirozený
wolfram	wolframium	W	74	183,85	1781	přirozený
xenon	xenon	Xe	54	131,30	1898	přirozený
ytterbium	ytterbium	Yb	70	173,04	1878	přirozený
yttrium	yttrium	Y	39	88,905	1794	přirozený
zinek	zincum	Zn	30	65,37	starověk	přirozený
zirkonium	zirconium	Zr	40	91,22	1789	přirozený
zlato	aurum	Au	79	196,967	starověk	přirozený
železo	ferrum	Fe	26	55,847	starověk	přirozený

V tabulce jsou uvedeny jen prvky, jejichž objev byl uznán Mezinárodní unií pro čistou a užitou chemii (IUPAC).

 *) hodnota platí jen pro nejběžnější izotop (izotop s největším poločasem rozpadu)
 **) oficiální český název dosud neschválen

Poznámky

1. Latinský název byl u většiny prvků považován za název mezinárodní a byl základem pro chemickou značku prvku. Později se od latinizace názvu ustupovalo (lawrencium, nikoli laurentium) a v současnosti jsou nově objevované prvky oficiálně pojmenovávány názvem anglickým, který respektuje tradiční anglické přípony^[3] a kterému odpovídají i chemické značky.