要素

要素の定義

名詞
複数：要素
el‧e‧mment、ˈɪ.mənt

（生化学）化学的手段によってより単純な物質に分解できない物質で、すべて同じ数の陽子を持つ原子からなるもの
（一般）複合実体の基本要素（被子植物の葉茎を構成する篩要素など）

語源: ラテン語 elementum (“初歩”)

化学元素

化学元素とは、1種類の原子の純粋な物質を指します。 原子は物質の最小単位であり、化学元素の基本的な構成要素である。 元素は、原子核の中の陽子の数が同じである。 これは、その元素を構成するすべての原子が同じ数の陽子を持つことを意味する。 例えば、炭素は同じ数の陽子、すなわち6を持つ原子からなる元素です。元素の一般的な例としては、鉄、銅、銀、金、水素、炭素、窒素、酸素があります。 したがって、これまでに確認された元素は全部で118個である。 94以下の原子番号の元素は自然界に存在する。 1060>

天然元素が原始的に作られたと考えられる過程は、ビッグバンでの核合成、恒星での核合成、超新星での爆発的核合成、宇宙線の破砕などである。 人体では、質量で最も多い元素は、酸素（65％）、炭素（18.5％）、水素（9.5％）、窒素（3.2％）、カルシウム（1.5％）、リン（1％）である。 これらの主要元素は、人体の質量の99％を占めている。 0.85%はカリウム（0.4%）、硫黄（0.3%）、ナトリウム（0.2%）、塩素（0.2%）、マグネシウム（0.1%）などの他の元素で構成されている。

物質

物質とは、明確な化学組成と明確な性質を持つもので、別のまたは同じ元素と組み合わせて構成されているものに該当します。 すべての化合物は物質であるが、純粋な元素も化学物質であるため、すべての物質が化合物であるとは限らない。 例えば、ナトリウム原子と塩素原子の組み合わせにより、食卓塩または塩化ナトリウムが形成される。 化合物中の元素は、化学結合によって一緒に保持されている。 地球上に自然に存在する多くの元素は、化学的に結合している。 生命にとって重要な化合物には、水、塩化ナトリウム、二酸化炭素などがある。
元素の同素体とは、1種類の元素のみによって形成される複数の物質のうち、これらの物質は構造が異なる可能性があるが、そのいずれかに関連するものである。 例えば、炭素は石炭、グラファイト、ダイヤモンドなどの同素体を形成する。

合金とは、ある金属と1つ以上の他の金属または非金属元素との混合物から作られる物質である。 合金の例としては、真鍮（銅と亜鉛）、青銅（主に銅とスズ）、ホワイトゴールド（金と通常ニッケル、マンガン、パラジウム）があります。

鉱物

鉱物は化学化合物で、しばしば結晶の形で、通常は生物起源、すなわち生体の活動によって生成されていないものである。 とはいえ、純粋な鉱物は、結合していない形の元素からなる鉱物の一種であるが、明確な鉱物構造を持つ。 純鉱物の例としては、金、銀、炭素、アルミニウム、コバルト、銅、鉛、鉄、水銀、ケイ素、硫黄、スズ、亜鉛などがあります。

栄養学の文脈では、ミネラルは必須栄養素として必要とされる化学元素と定義されています。 ミネラルは、必須栄養素の4つのグループのうちの1つに過ぎず、他にはビタミン、必須脂肪酸、必須アミノ酸があります。 ヒトの場合、必須元素は、①バルク元素、②マクロミネラル、③微量元素に分けられる。 バルク元素とは、人間の食事の大部分を占める、炭素、水素、酸素、窒素のことである。 マクロミネラルは、カルシウム、リン、カリウム、ナトリウム、塩素、マグネシウムで、バルク元素よりも量は少ないが、同様に必須である。 微量元素は、生存に必要な化学元素ですが、必要な量はごくわずかです。 1060>

同位体

同位体とは、ある元素の異なる形態（したがって、同じ数の陽子を持つ）のうち、原子核内の異なる数の中性子を持つものを指す。 つまり、同位体は同じ原子番号を持つが、異なる質量数を持つことになる。 例えば、炭素には、炭素12、炭素13、炭素14の3つの同位体がある。 放射性を持つ同位体を放射性同位体と呼びます。 放射性同位元素は、放射性崩壊と呼ばれる過程を経て、他の元素に分解されます。 この過程は、放射性同位元素の不安定な原子核が、放射線を出すことによってエネルギーを失うときに起こります。 そのうちのいくつかは人工的に生産されているが、すべての元素は放射性同位体を持っています。

放射性同位体は多くの用途を持っています。 生物学では、DNA複製のような生物学的プロセスの監視に使用することができる。 また、汚染物質の監視や、雨や雪などの水の流出を測定するためにも使用されます。 また、化石、岩石、鉱物の年代を測定するのにも有用です。 核医学では、放射性同位元素は治療や診断に使用される。

その他の生物学的定義

「元素」という用語は、一般的には、複合体の基本構成要素を意味する。 この例として、篩要素という用語がある。 被子植物では、葉茎は転流過程に関与する脈管組織である。 この組織は、ふるい要素、伴細胞、葉状柔細胞、葉状柔細胞という主要な構成要素で構成されている。 篩骨は、葉茎の主要な導電細胞である。 成熟すると核はなくなるが、原形質がある生きた細胞である。

参照

• 化合物
• 原子
• アイソトープ

Further reading

• How Elements Are Formed (Science Learning Hubより、万能元素生成に関する模式図付きの記事).