Element

Element Definition

Substantiv
Plural: Elemente
el‧e‧ment, ˈel.ɪ.mənt

(Biochemie) Eine Substanz, die auf chemischem Wege nicht in einfachere Stoffe zerlegt werden kann und aus Atomen besteht, die alle die gleiche Anzahl von Protonen haben
(allgemein) Ein grundlegender Bestandteil eines zusammengesetzten Gebildes (z.B. ein Siebelement, das die Phloeme in Angiospermen bildet)

Etymologie: Lateinisch elementum („Rudiment“)

Chemisches Element

Ein chemisches Element bezeichnet die reine Substanz einer Atomart. Ein Atom ist die kleinste Einheit der Materie und der Grundbaustein eines chemischen Elements. Ein Element hat die gleiche Anzahl von Protonen in seinen Atomkernen. Das bedeutet, dass alle Atome, aus denen das Element besteht, die gleiche Anzahl von Protonen haben. Zum Beispiel ist Kohlenstoff ein Element, das aus Atomen mit der gleichen Anzahl von Protonen besteht, d.h. 6. Gängige Beispiele für Elemente sind Eisen, Kupfer, Silber, Gold, Wasserstoff, Kohlenstoff, Stickstoff und Sauerstoff.

Derzeit sind 94 Elemente natürlich, während 24 synthetisch sind. Insgesamt sind also bisher 118 Elemente identifiziert worden. Elemente mit einer Ordnungszahl unter oder gleich 94 kommen in der Natur vor. Diejenigen mit einer Ordnungszahl über 94 werden künstlich hergestellt.

Die Prozesse, von denen man annimmt, dass sie die natürlichen Elemente ursprünglich hervorgebracht haben, sind die Nukleosynthese im Urknall, die stellare Nukleosynthese, die explosive Nukleosynthese in Supernovas und die Spallation der kosmischen Strahlung.

Elemente des menschlichen Körpers

Die häufigsten Elemente in lebenden Dingen sind Kohlenstoff, Wasserstoff, Sauerstoff und Stickstoff. Im menschlichen Körper kommen folgende Elemente am häufigsten vor: Sauerstoff (65%), Kohlenstoff (18,5%), Wasserstoff (9,5%), Stickstoff (3,2%), Kalzium (1,5%) und Phosphor (1%). Diese Hauptelemente machen 99 % der Masse des menschlichen Körpers aus. Die 0,85 % bestehen aus anderen Elementen wie Kalium (0,4 %), Schwefel (0,3 %), Natrium (0,2 %), Chlor (0,2 %) und Magnesium (0,1 %).

Stoffe

Ein Stoff ist etwas, das eine bestimmte chemische Zusammensetzung und bestimmte Eigenschaften hat und aus Elementen in Verbindung mit einem anderen oder denselben Elementen besteht. Alle Verbindungen sind Stoffe, aber nicht alle Stoffe sind Verbindungen, da reine Elemente auch chemische Stoffe sind.

Elemente bilden eine Verbindung. Zum Beispiel ergibt die Verbindung von Natrium- und Chloratomen Kochsalz oder Natriumchlorid. Die Elemente in einer Verbindung werden durch chemische Bindungen zusammengehalten. Viele der Elemente, die auf der Erde natürlich vorkommen, sind chemisch miteinander verbunden. Einige der Verbindungen, die für das Leben wichtig sind, sind Wasser, Natriumchlorid, Kohlendioxid usw.
Ein Allotrop eines Elements ist eine der vielen Substanzen, die von nur einer Art von Element gebildet werden, obwohl diese Substanzen sich in ihrer Struktur unterscheiden können. Zum Beispiel bildet Kohlenstoff Allotrope wie Kohle, Graphit und Diamanten. Sie bestehen aus nur einer Art von Element – Kohlenstoff.

Legierungen sind Stoffe, die aus einer Mischung aus einem Metall und einem oder mehreren anderen Metallen oder nichtmetallischen Elementen bestehen. Beispiele für Legierungen sind Messing (Kupfer und Zink), Bronze (hauptsächlich Kupfer und Zinn) und Weißgold (Gold und gewöhnlich Nickel, Mangan oder Palladium).

Mineralien

Ein Mineral ist eine chemische Verbindung, oft in kristalliner Form, und gewöhnlich abiogen, d.h. nicht durch die Aktivität lebender Organismen entstanden. Ein reines Mineral ist jedoch eine Art von Mineral, das aus Elementen in unverbundener Form besteht, aber eine ausgeprägte Mineralstruktur aufweist. Beispiele für reine Mineralien sind Gold, Silber, Kohlenstoff, Aluminium, Kobalt, Kupfer, Blei, Eisen, Quecksilber, Silizium, Schwefel, Zinn, Zink usw.

Mineral wird im Zusammenhang mit der Ernährung als ein chemisches Element definiert, das als essentieller Nährstoff benötigt wird. Mineralien sind nur eine der vier Gruppen von essentiellen Nährstoffen; die anderen sind Vitamine, essentielle Fettsäuren und essentielle Aminosäuren. Beim Menschen sind die essenziellen Elemente (1) Mengenelemente, (2) Makromineralien und (3) Spurenelemente. Die Hauptelemente, die den größten Teil der menschlichen Ernährung ausmachen, sind Kohlenstoff, Wasserstoff, Sauerstoff und Stickstoff. Die Makromineralien, die ebenfalls essenziell sind, aber in relativ geringeren Mengen als die Hauptelemente, sind Kalzium, Phosphor, Kalium, Natrium, Chlor und Magnesium. Ein Spurenelement ist ein chemisches Element, das für das Überleben erforderlich ist, aber nur in sehr geringen Mengen benötigt wird. Beispiele für Spurenelemente sind Schwefel, Eisen, Chlor, Kobalt, Kupfer, Zink, Mangan, Molybdän, Jod und Selen.

Isotope

Ein Isotop ist eine der verschiedenen Formen eines Elements (mit der gleichen Anzahl von Protonen), aber mit einer unterschiedlichen Anzahl von Neutronen im Kern. Das bedeutet, dass Isotope die gleiche Ordnungszahl, aber eine unterschiedliche Massenzahl haben. Kohlenstoff beispielsweise hat drei Isotope: Kohlenstoff-12, Kohlenstoff-13 und Kohlenstoff-14. Isotope, die radioaktiv sind, werden Radioisotope genannt. Ein Radioisotop zerfällt in andere Elemente durch einen Prozess, der radioaktiver Zerfall genannt wird. Bei diesem Prozess verliert der instabile Atomkern des Radioisotops Energie, indem er Strahlung aussendet. Alle Elemente haben Radioisotope, obwohl einige von ihnen künstlich hergestellt wurden.

Radioisotope haben viele Verwendungsmöglichkeiten. In der Biologie können sie zur Überwachung biologischer Prozesse wie der DNA-Replikation verwendet werden. Sie werden auch zur Überwachung von Schadstoffen und zur Messung von Wasserabflüssen, z. B. von Regen und Schnee, verwendet. Sie sind auch für die Altersbestimmung von Fossilien, Gesteinen und Mineralien nützlich. In der Nuklearmedizin werden Radioisotope für Behandlungen und Diagnosen verwendet.

Andere biologische Definitionen

Der Begriff „Element“ bezieht sich im allgemeinen Kontext auf den Grundbestandteil einer zusammengesetzten Einheit. Ein Beispiel dafür ist der Begriff Siebelement. Bei Angiospermen ist das Phloem das am Translokationsprozess beteiligte Gefäßgewebe. Es besteht aus den folgenden Hauptkomponenten: Siebelement, Begleitzelle, Phloemsklerenchym und Phloemparenchym. Das Siebelement ist die wichtigste leitende Zelle im Phloem. Es ist eine lebende Zelle mit einem Protoplasten, obwohl der Zellkern bei der Reife fehlt.

Siehe auch

• Verbindung
• Atom
• Isotop

Weitere Lektüre

• Wie Elemente entstehen (Ein Artikel mit einer schematischen Darstellung der universellen Elementbildung, von Science Learning Hub).