Elem

Elem definíció

noun
plural: elements
el‧e‧ment, ˈel.ɪ.mənt

(biokémia) Olyan anyag, amely kémiai úton nem bontható egyszerűbb anyagokra, és mind azonos protonszámú atomokból áll
(általános) Egy összetett egység alapvető összetevője (például az angiospermáknál a fonákot alkotó szitaelem)

Etimológia:

Kémiai elem

A kémiai elem egy atomtípus tiszta anyagára utal. Az atom az anyag legkisebb egysége és a kémiai elemek alapvető építőköve. Egy elem atommagjában ugyanannyi proton van. Ez azt jelenti, hogy az elemet alkotó összes atomnak ugyanannyi protonja lenne. Például a szén olyan elem, amely azonos számú protonokkal rendelkező atomokból áll, azaz 6. Az elemek gyakori példái a vas, a réz, az ezüst, az arany, a hidrogén, a szén, a nitrogén és az oxigén.

Az elemek közül jelenleg 94 természetes elem, míg 24 szintetikus. Így eddig összesen 118 elemet azonosítottak. A 94-nél kisebb vagy azzal egyenlő atomszámú elemek előfordulnak a természetben. A 94-nél nagyobb atomi számmal rendelkezőket mesterségesen állítják elő.

A természetes elemek őseredeti keletkezésének feltételezett folyamatai az ősrobbanás során bekövetkezett nukleoszintézis, a csillagok nukleoszintézise, a szupernóvák robbanásos nukleoszintézise és a kozmikus sugárzás spallációja.

Az emberi szervezet elemei

Az élőlényekben leggyakrabban előforduló elemek a szén, a hidrogén, az oxigén és a nitrogén. Az emberi szervezetben a legnagyobb tömegű elemek a következők: oxigén (65%), szén (18,5%), hidrogén (9,5%), nitrogén (3,2%), kalcium (1,5%) és foszfor (1%). Ezek a fő elemek teszik ki az emberi test tömegének 99%-át. A 0,85%-ot egyéb elemek alkotják, mint például a kálium (0,4%), a kén (0,3%), a nátrium (0,2%), a klór (0,2%) és a magnézium (0,1%).

Anyagok

Az anyag az, ami meghatározott kémiai összetétellel és határozott tulajdonságokkal rendelkezik, és más vagy azonos elemekkel kombinált elemekből áll. Minden vegyület anyag, de nem minden anyag vegyület, hiszen a tiszta elemek is kémiai anyagok.

Elemek alkotnak vegyületet. Például nátrium- és klóratomok kombinációjából konyhasó vagy nátrium-klorid keletkezik. A vegyületben lévő elemeket kémiai kötések tartják össze. A Földön a természetben előforduló elemek közül sokan kémiailag kapcsolódnak. Az élet szempontjából létfontosságú vegyületek közül néhány a víz, a nátrium-klorid, a szén-dioxid stb.
Elem allotípusa egy elem bármelyik többféle, csak egyfajta elemből képződő anyagát jelenti, bár ezek az anyagok szerkezetükben különbözhetnek egymástól. Például a szén olyan allotrópokat alkot, mint a szén, a grafit és a gyémánt. Ezek csak egyetlen típusú elemből – szénből – állnak.

Az ötvözetek olyan anyagok, amelyek egy fém és egy vagy több más fém vagy nem fémes elem keverékéből állnak. Az ötvözetekre példa a sárgaréz (réz és cink), a bronz (főleg réz és ón) és a fehér arany (arany és általában nikkel, mangán vagy palládium).

Ásványok

Az ásvány kémiai vegyület, gyakran kristályos formában, és általában abiogén, azaz nem az élő szervezetek tevékenysége során keletkezik. Ennek ellenére a tiszta ásvány egy olyan ásványtípus lenne, amely nem kombinált formában lévő elemekből áll, de határozott ásványi szerkezettel rendelkezik. Példák a tiszta ásványokra: arany, ezüst, szén, alumínium, kobalt, réz, ólom, vas, higany, szilícium, kén, ón, cink stb.

Az ásványt a táplálkozással összefüggésben olyan kémiai elemként definiálják, amelyre esszenciális tápanyagként van szükség. Az ásványi anyagok csak egyike az esszenciális tápanyagok négy csoportjának; a többi a vitaminok, az esszenciális zsírsavak és az esszenciális aminosavak. Az ember számára az esszenciális elemek a következők: (1) tömegelemek, (2) makroelemek és (3) nyomelemek. A tömegelemek, amelyek az emberi étrend nagy részét alkotják, a szén, a hidrogén, az oxigén és a nitrogén. A makromineralitok, amelyek szintén esszenciálisak, de viszonylag kisebb mennyiségben, mint az alapelemek, a kalcium, a foszfor, a kálium, a nátrium, a klór és a magnézium. A nyomelem a túléléshez szükséges, de nagyon kis mennyiségben szükséges kémiai elem. Ilyen nyomelem például a kén, a vas, a klór, a kobalt, a réz, a cink, a mangán, a molibdén, a jód és a szelén.

Izotópok

Az izotóp egy elem bármelyik különböző (tehát azonos protonszámú), de az atommagban különböző számú neutronnal rendelkező formáját jelenti. Ez azt jelenti, hogy az izotópok azonos atomszámmal, de eltérő tömegszámmal rendelkeznek. A szénnek például három izotópja van: a szén-12, a szén-13 és a szén-14. A radioaktív izotópokat radioizotópoknak nevezzük. A radioizotópok a radioaktív bomlásnak nevezett folyamat során más elemekre bomlanak. A folyamat akkor következik be, amikor a radioizotóp instabil atommagja sugárzás kibocsátásával energiát veszít. Minden elemnek vannak radioizotópjai, bár néhányat közülük mesterségesen állítottak elő.

A radioizotópokat sokféleképpen használják. A biológiában biológiai folyamatok, például a DNS-replikáció megfigyelésére használhatók. Használják őket a szennyező anyagok nyomon követésére és a víz lefolyásának mérésére is, például az esőből és a hóból származó vízmennyiségek mérésére. Hasznosak a fosszíliák, kőzetek és ásványok korának meghatározásában is. A nukleáris gyógyászatban a radioizotópokat kezelésekhez és diagnosztikához használják.

Egyéb biológiai meghatározások

Az “elem” kifejezés általános kontextusban egy összetett egység alapvető összetevőjére utal. Erre példa a szitaelem kifejezés. Az angiospermiumoknál a floem a transzlokációs folyamatban részt vevő érszövet. A következő fő összetevőkből áll: szitaelem, kísérősejt, floemszklerenchima és floemparenchima. A szitaelem a floem fő vezető sejtje. Ez egy élő sejt protoplasztokkal, bár a sejtmag éréskor hiányzik.

Lásd még

• Vegyület
• Atom
• Izotóp

További olvasnivaló

• Hogyan keletkeznek az elemek (Egy cikk az egyetemes elemképződés sematikus ábrájával, a Science Learning Hub-ból).