Unsur kimia

Deskripsi

Unsur kimia paling ringan adalah hidrogen dan helium, keduanya tercipta melalui nukleosintesis Big Bang selama 20 menit pertama alam semesta, dengan rasio sekitar 3:1 berdasarkan massa (atau 12:1 berdasarkan nomor atom), bersama dengan dua unsur renik berikutnya, litium dan berilium. Hampir semua unsur lain yang dijumpai di alam terbentuk melalui beragam metode nukleosintesis alami. Sejumlah kecil atom secara alami diproduksi di bumi melalui reaksi nukleogenik, atau dalam proses kosmogenik, seperti spalasi sinar kosmis. Atom-atom baru juga diproduksi secara alami di bumi sebagai isotop luruhan radiogenik dari proses peluruhan radioaktif seperti peluruhan alfa, peluruhan beta, fisi spontan, peluruhan gugus, dan moda peluruhan yang lebih jarang lainnya.
Dari 94 unsur yang terbentuk secara alami, unsur dengan nomor atom 1 hingga 82 memiliki sekurang-kurangnya satu isotop stabil (kecuali teknesium, unsur 43, dan prometium, unsur 61, yang tidak memiliki isotop stabil). Isotop yang dianggap stabil adalah mereka yang tidak (atau belum) teramati mengalami peluruhan radioaktif. Unsur dengan nomor atom 83 hingga 94 adalah tidak stabil dari sudut pandang peluruhan radioaktif seluruh isotop yang dapat dideteksi. Beberapa unsur ini, terutama bismut (nomor atom 83), torium (nomor atom 90), dan uranium (nomor atom 92), memiliki satu atau lebih isotop dengan waktu paruh yang cukup panjang untuk bertahan sebagai sisa-sisa ledakan nukleosintesis stelar yang menghasilkan logam berat sebelum pembentukan Tata Surya. Selama lebih dari 1,9×10¹⁹ tahun, lebih dari satu milyar kali lebih lama daripada perkiraan umur alam semesta saat ini, bismut-209 (nomor atom 83) memiliki waktu paruh peluruhan alfa terpanjang di antara unsur yang terjadi secara alami, dan hampir selalu dianggap setara dengan 80 unsur stabil. Unsur yang paling berat (yaitu yang di atas plutonium, unsur 94), mengalami peluruhan radioaktif dengan waktu paruh yang sangat singkat dan tidak ditemukan di alam sehingga harus disintesis.
Per tahun 2010, terdapat 118 unsur yang diketahui (dalam konteks ini, "diketahui" berarti telah diteliti dengan cukup baik, meskipun hanya dari sedikit produk peluruhannya, untuk memastikan berbeda dari unsur lain). Dari 118 unsur ini, 94 terbentuk secara alami di bumi. Enam di antaranya terbentuk dalam jumlah yang sangat renik: teknesium, nomor atom 43; prometium, nomor 61; astatin, nomor 85; fransium, nomor 87; neptunium, nomor 93; dan plutonium, nomor 94. Sembilan puluh empat unsur ini telah terdeteksi melimpah di alam semesta, dalam spektrum bintang dan juga supernova, di mana terjadi pembentukan unsur radioaktif berumur pendek. Sembilan puluh empat unsur pertama telah dideteksi langsung di bumi sebagai nuklida primordial yang hadir sejak pembentukan tata surya, atau sebagai fisi alami atau transmutasi produk uranium dan torium.
Sisanya, 24 unsur yang lebih berat, yang tidak ditemukan saat ini baik di bumi maupun pada spektra astronomis, telah diproduksi secara artifisial: seluruhnya bersifat radioaktif, dengan waktu paruh yang sangat singkat. Jika ada atom-atom unsur ini yang terdapat pada pembentukan bumi, dapat dipastikan telah meluruh sempurna, dan jika terdapat pada nova (bintang baru), pastinya berada dalam jumlah yang sangat kecil untuk diketahui. Teknesium adalah non-alami yang disintesis pertama kali, pada tahun 1937, meskipun sekelumit teknesium telah dijumpai di alam (dan juga unsurnya telah ditemui secara alami pada tahun 1925). Pola produksi artifisial dan pengungkapan alami di kemudian hari telah berulang dengan unsur radioaktif alami yang langka lainnya.
Dafar unsur tersedia berdasarkan nama, nomor atom, massa jenis, titik lebur, titik didih, dan berdasarkan simbol, serta berdasarkan energi ionisasi unsur kimia. Nuklida unsur stabil dan radioaktif juga tersedia sebagai daftar nuklida, yang diurutkan berdasarkan waktu paruh untuk yang tidak stabil. Satu yang paling nyaman, dan tentunya penyajian unsur paling tradisional adalah dalam bentuk tabel periodik, yang mengelompokkan unsur-unsur dengan kemiripan sifat kimia (dan biasanya juga memiliki struktur elektron yang mirip).

Nomor atom

Nomor atom suatu unsur sama dengan jumlah proton dalam masing-masing atom, dan mendefinisikan unsur kimia. Sebagai contoh, seluruh atom karbon mengandung 6 proton dalam inti atomnya; sehingga nomor atom karbon adalah 6. Atom karbon dapat memiliki jumlah neutron yang berbeda; atom dari unsur yang sama tetapi memiliki jumlah netron yang berbeda dikenal sebagai isotop.
Jumlah proton dalam inti atom juga menentukan muatan listrik, yang pada gilirannya menentukan jumlah elektron atom tersebut dalam kondisi tak terionisasi. Elektron menempati orbital atom yang menentukan beragam sifat kimia atom. Jumlah neutron dalam inti atom biasanya berpengaruh sangat kecil pada sifat unsur kimia (kecuali dalam kasus hidrogen dan deuterium). Oleh karena itu, seluruh isotop karbon memiliki sifat kimia yang hampir identik karena kesemuanya memiliki enam proton dan enam elektron, meskipun atom karbon dapat mempunyai, misalnya, 6 atau 8 neutron. Inilah dasar pemikiran penentuan karakteristik unsur kimia menggunakan nomor atom, dan bukannya nomor massa atau massa atom.
Lambang nomor atom adalah Z.

Isotop

Isotop adalah atom-atom unsur yang sama (yaitu, dengan jumlah proton yang sama dalam inti atomnya), tetapi memiliki jumlah neutron yang berbeda. Oleh karena itu, terdapat, misalnya, tiga isotop utama karbon. Seluruh atom karbon memiliki 6 proton di dalam intinya, tetapi mereka dapat memiliki 6, 7, atau 8 neutron. Sehingga, nomor massanya masing-masing adalah 12, 13, dan 14. Ketiga isotop karbon tersebut dikenal sebagai karbon-12, karbon-13, dan karbon-14, seringkali disingkat sebagai ¹²C, ¹³C, ¹⁴C. Karbon dalam kehidupan sehari-hari dan dalam ilmu kimia adalah campuran dari ¹²C (sekitar 98,8%), ¹³C (sekitar 1,1%) dan sekitar 1 atom per trilyun ¹⁴C.
Sebagian besar unsur alami (66 dari 94) memiliki lebih dari satu isotop stabil. Selain isotop hidrogen (yang masing-masing memiliki massa relatif sangat jauh berbeda—cukup untuk menyebabkan efek kimia), isotop-isotop unsur terdaftar secara kimia hampir tidak dapat dibedakan.
Seluruh unsur memiliki isotop yang bersifat radioaktif (radioisotop), meskipun tidak semua radioisotop ini terjadi secara alami. Radioisotop umumnya meluruh menjadi unsur lain dengan memancarkan partikel alfa atau beta. Jika suatu unsur memiliki isotop yang tidak bersifat radioaktif, ini disebut sebagai isotop "stabil". Seluruh isotop stabil yang dikenal terjadi secara alami (lihat isotop primordial). Kebanyakan radioisotop yang tidak dijumpai di alam telah dijelaskan setelah dibuat secara artifisial. Unsur-unsur tertentu tidak memiliki isotop stabil dan hanya terdiri dari isotop radioaktif: secara spesifik, unsur tanpa isotop stabil adalah teknesium (nomor atom 43), prometium (nomor 61), dan seluruh unsur dengan nomor atom lebih dari 82.
Dari 80 unsur dengan sekurang-kurangnya satu isotop stabil, 26 di antaranya hanya memiliki sebuah isotop stabil. Rata-rata jumlah isotop stabil untuk 80 unsur stabil adalah 3,1 isotop stabil per unsur. Jumlah isotop stabil terbanyak yang terjadi untuk unsur tunggal adalah 10 isotop (timah, nomor atom 50).

Kemurnian kimia dan kemurnian isotopis

Kimiawan dan ilmuwan nuklir memiliki definisi yang berbeda terkait unsur murni. Dalam kimia, unsur murni berarti suatu zat yang seluruh (atau hampir seluruh) atomnya memiliki nomor atom atau jumlah proton, yang sama. Sementara ilmuwan nuklir mendefinisikan unsur murni sebagai sesuatu yang mengandung hanya satu isotop stabil.
Sebagai contoh, kawat tembaga secara kimia berkemurnian 99,99% jika 99,99% nya adalah atom tembaga, dengan masing-masing 29 proton. Namun ia tidak murni secara isotop karena tembaga biasa mengandung dua isotop stabil, 69% ⁶³Cu dan 31% ⁶⁵Cu, dengan jumlah proton yang berbeda. Namun, batangan emas murni dinyatakan murni secara kimia maupun isotop karena emas biasa hanya mengandung satu isotop, ¹⁹⁷Au.

Alotrop

Atom unsur berkemurnian kimia dapat berikatan kimia satu dengan lainnya melalui lebih dari satu cara, memungkinkan unsur murni terdapat dalam banyak struktur kimia (penataan ulang spasial atom), yang dikenal sebagai alotrop, yang memiliki sifat berbeda. Sebagai contoh, karbon dapat dijumpai sebagai intan, yang memiliki struktur tetrahedral di sekeliling masing-masing atom karbon; grafit, yang memiliki lapisan atom karbon dengan struktur heksagonal yang ditumpuk; grafena, yang merupakan lapisan tunggal grafit yang sangat kuat; fulerena, yang memiliki bentuk hampir bulat, dan tabung nano karbon, yang berbentuk tabung dengan struktur heksagonal (bahkan inipun berbeda satu dengan lainnya dalam hal sifat listrik). Kemampuan suatu unsur untuk berada dalam lebih dari satu bentuk struktur dikenal sebagai 'alotropi'.
Keadaan standar, dikenal juga sebagai keadaan rujukan, suatu unsur didefinisikan sebagai keadaan paling stabilnya secara termodinamika pada tekanan 1 bar dan temperatur tertentu (biasanya pada 298,15 K). Dalam termokimia, suatu unsur didefinisikan memiliki entalpi pembentukan nol dalam keadaan dasarnya. Sebagai contoh, keadaan standar karbon adalah grafit, karena struktur grafit lebih stabil daripada alotrop lainnya.

Sifat-sifat

Beberapa kategori dapat diterapkan secara luas terhadap unsur, termasuk memperhatikan sifat fisik dan kimia mereka secara umum, keadaan materi dalam kondisi yang banyak dijumpai, titik lebur dan didihnya, massa jenisnya, struktur kristalnya sebagai padatan, dan asal-usulnya.

Sifat-sifat umum

Beberapa istilah umum digunakan untuk menandai sifat fisik dan kimia umum unsur-unsur kimia. Pembeda pertama adalah antara logam, yang mudah menghantarkan listrik, nonlogam, yang tidak menghantarkan listrik, dan sekelompok kecil (metaloid), yang memiliki sifat di antara keduanya dan sering berperilaku sebagai semikonduktor.
Klasifikasi yang lebih detail sering ditunjukkan melalui penyajian warna dalam tabel periodik. Sistem ini membatasi istilah "logam" dan "nonlogam" menjadi hanya logam dan nonlogam tertentu dari sedemikian banyaknya logam dan nonlogam. Versi klasifikasi tabel periodik yang digunakan di sini meliputi: aktinida, logam alkali, logam alkali tanah, halogen, lantanida, logam transisi, logam pasca-transisi, metaloid, nonlogam reaktif, dan gas mulia. Pada sistem ini, logam alkali, logam alkali tanah, dan logam transisi, serta lantanida dan aktinida, adalah golongan khusus logam dilihat dari sudut pandang yang lebih luas. Sama halnya, nonlogam reaktif dan gas mulia adalah nonlogam jika dilihat dari perspektif yang lebih luas. Dalam beberapa penyajian, halogen tidak dibedakan, dengan astatin diidentifikasi sebagai metaloid dan lainnya diidentifikasi sebagai nonlogam.

Keadaan materi

Hal mendasar lainnya yang umum digunakan untuk membedakan unsur kimia adalah wujud materi (fase) nya, yaitu padat, cair, atau gas, pada temperatur dan tekanan standar (STP). Sebagian besar unsur berwujud padat pada temperatur konvensional dan tekanan atmosfer, sementara beberapa berwujud gas. Hanya bromin dan raksa yang berwujud cair pada 0 °C (32 °F) dan tekanan atmosfer normal; sesium dan galium berwujud padat pada suhu tersebut, tetapi meleleh pada suhu, berturut-turut, 28,4 °C (83,1 °F) dan 29,8 °C (85,6 °F).

Titik lebur dan titik didih

Titik lebur dan titik didih, biasanya dinyatakan dalam derajat Celsius pada tekanan satu atmosfer, umumnya digunakan untuk mendefinisikan karakter berbagai unsur. Karakter ini untuk sebagian besar unsur telah diketahui, namun, untuk beberapa unsur radioaktif yang tersedia dalam jumlah sangat kecil belum diketahui. Helium tetap berada dalam wujud cair meskipun pada keadaan nol mutlak pada tekanan atmosfer, sehingga He hanya memiliki titik didih, dan tidak memiliki titik lebur pada penyajian konvensional.

Massa jenis

Massa jenis pada temperatur dan tekanan standar (STP) tertentu seringkali digunakan dalam menentukan karakter unsur. Massa jenis sering dinyatakan dalam gram per sentimeter kubik (g/cm³). Beberapa gas yang pada temperatur pengukuran berwujud gas, massa jenisnya biasanya dinyatakan untuk wujud gasnya; ketika dicairkan atau dipadatkan, unsur gas memiliki massa jenis sama dengan unsur lainnya.
Ketika suatu unsur memiliki alotrop dengan massa jenis yang berbeda, salah satu alotrop yang mewakili biasanya dipilih dalam penyajian kesimpulan, sementara massa jenis untuk masing-masing alotrop dapat dinyatakan di bagian detailnya. Sebagai contoh, tiga alotrop karbon yang terkenal (karbon amorf, grafit, dan intan) memiliki massa jenis masing-masing 1,8–2,1; 2,267; dan 3,515 g/cm³.

Struktur kristal

Unsur-unsur yang diteliti hingga saat ini sebagai sampel padat memiliki delapan jenis struktur kristal: kubik, kubik pusat badan, kubik pusat muka, heksagonal, monoklinis, ortorombis, rombohedral, dan tetragonal. Untuk beberapa unsur transuranium sintetis, sampel yang tersedia sangat sedikit untuk dapat menentukan struktur kristalnya.

Keterjadian dan asalnya di bumi

Unsur kimia dapat juga dikategorikan berdasarkan asal-usulnya di bumi. Sembilan puluh empat unsur pertama terjadi secara alami, sementara unsur dengan nomor atom lebih 94 hanya diproduksi secara artifisial sebagai produk sintetis melalui reaksi nuklir buatan.
Dari 94 unsur yang terjadi secara alami, 83 dianggap sebagai primordial dan bersifat stabil atau radioaktif lemah. Sisanya, 11 unsur yang terjadi secara alami, memiliki waktu paruh yang terlalu singkat untuk berada di awal Tata Surya, dan oleh karena itu dianggap sebagai unsur fana. Dari 11 unsur fana tersebut, 5 unsur (polonium, radon, radium, aktinium, dan protaktinium) umumnya merupakan produk peluruhan dari torium dan uranium. Enam unsur fana yang tersisa (teknesium, prometium, astatin, fransium, neptunium, dan plutonium) memiliki keterjadian yang sangat langka, sebagai produk moda peluruhan atau proses reaksi nuklir langka yang melibatkan uranium atau unsur-unsur berat.
Seluruh unsur dengan nomor atom 1 hingga 40 adalah stabil, sementara yang bernomor atom 41 hingga 82 (kecuali teknesium dan prometium) adalah metastabil. Waktu paruh "radionuklida teoritis" metastabil ini sangat panjang (sekurang-kurangnya 100 juta kali lebih panjang daripada perkiraan usia alam semesta) sehingga peluruhan radioaktifnya belum dapat dideteksi melalui eksperimen. Unsur dengan nomor atom 83 hingga 94 bersifat metastabil dari sudut pandang bahwa peluruhan radioaktifnya dapat dideteksi. Tiga dari unsur ini, bismut (unsur 83), torium (90), dan uranium (92) memiliki satu atau lebih isotop dengan waktu paruh yang cukup panjang untuk bertahan sebagai sisa-sisa ledakan nukleosintesis stelar yang menghasilkan unsur berat sebelum pembentukan tata surya kita. Sebagai contoh, pada lebih dari 1,9×10¹⁹ tahun, lebih dari satu milyar kali lebih lama daripada perkiraan alam semesta. Bismut-209 memiliki waktu paruh peluruhan alfa terpanjang dari unsur alami lainnya. Sebanyak 24 unsur yang sangat berat (yaitu unsur setelah plutonium, unsur 94) mengalami peluruhan radioaktif dengan waktu paruh singkat dan tidak dapat menghasilkan produk peluruhan berupa unsur berumur panjang. Oleh sebab itu mereka sama sekali tidak terjadi secara alami.

Tata nama dan simbol

Beragam unsur kimia secara formal diidentifikasi berdasarkan nomor atom uniknya, berdasarkan nama yang telah disepakati, dan berdasarkan simbol atau lambangnya.

Nomor atom

Unsur kimia yang telah dikenal memiliki nomor atom dari 1 hingga 118, yang secara konvensional disajikan dalam angka Arab. Oleh karena unsur-unsur tersebut dapat diurutkan sesuai nomor atomnya, biasanya dari paling rendah ke paling tinggi (sebagai tabel periodik), sekelompok unsur kadang-kadang disebutkan dengan notasi semacam "hingga", "setelah", atau "dari ... hingga", seperti "hingga besi", "setelah uranium", atau "dari lantanum hingga lutesium". Istilah "ringan" dan "berat" kadang-kadang juga digunakan secara informal untuk mengindikasikan nomor atom relatif (bukan massa jenis), seperti dalam "lebih ringan daripada karbon" atau "lebih berat daripada timbal", meskipun secara teknis pertambahan berat atau massa atom unsur tersebut (berat atom atau massa atom) tidak selalu berbanding lurus dengan nomor atomnya.

Nama unsur kimia

Penamaan berbagai zat yang sekarang dikenal sebagai unsur mendahului teori atom, karena nama diberikan secara lokal oleh berbagai budaya untuk berbagai mineral, logam, senyawa, paduan, campuran, dan bahan lainnya, meskipun pada saat itu tidak diketahui bahan kimia tersebut adalah unsur atau senyawa. Oleh karena mereka diidentifikasi sebagai unsur, nama-nama yang ada untuk unsur yang telah dikenal sejak zaman kuno (misalnya, emas, raksa, besi) disimpan di sebagian besar negara. Perbedaan-perbedaan nasional muncul terkait nama-nama unsur, baik untuk kenyamanan, kesenangan linguistik, atau nasionalisme. Beberapa contoh ilustratif: Penutur bahasa Jerman menggunakan "Wasserstoff" (zat air) untuk "hidrogen", "Sauerstoff" (zat asam) untuk "oksigen" dan "Stickstoff" (zat pencekik) untuk "nitrogen", sementara bahasa Inggris dan beberapa bahasa roman menggunakan "sodium" untuk "natrium" dan "potassium" untuk "kalium", dan orang Prancis, Italia, Yunani, Portugis, dan Polandia lebih suka "azote / azot / azoto" (dari akar yang berarti "tak hidup") untuk "nitrogen".
Untuk tujuan komunikasi dan perdagangan internasional, nama resmi unsur kimia, baik yang kuno maupun yang baru-baru ini diakui, diputuskan oleh International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC), yang telah memutuskan semacam bahasa Inggris internasional, dengan menggunakan nama bahasa Inggris tradisional bahkan ketika simbol kimia suatu unsur didasarkan pada kata Latin atau kata tradisional lainnya, misalnya mengadopsi "gold" daripada "aurum" sebagai nama untuk unsur ke-79 (Au). IUPAC lebih memilih ejaan British "aluminium" dan "caesium" daripada ejaan AS "aluminum" dan "cesium", serta "sulfur" AS daripada "sulphur" British. Namun, unsur yang praktis untuk dijual dalam jumlah besar di banyak negara sering masih memiliki nama nasional yang digunakan secara lokal, dan negara-negara yang bahasa nasionalnya tidak menggunakan huruf Latin cenderung menggunakan nama unsur IUPAC.
Menurut IUPAC, unsur kimia bukanlah nama diri dalam bahasa Inggris; konsekuensinya, nama lengkap dari suatu unsur tidak dikapitalisasi dalam bahasa Inggris, meskipun berasal dari nama diri, seperti dalam californium dan einsteinium. Nama isotop unsur-unsur kimia juga tidak disapitalisasi jika dituliskan, misalnya, karbon-12 atau uranium-235. Simbol unsur kimia (seperti Cf untuk californium dan Es untuk einsteinium), selalu dikapitalisasi (lihat di bawah).
Pada paruh kedua abad ke-20, laboratorium fisika mampu menghasilkan inti atom unsur kimia dengan waktu paruh yang terlalu pendek untuk jumlah yang cukup besar untuk disebut ada. Unsur-unsur ini juga dinamai oleh IUPAC, yang umumnya mengadopsi nama yang dipilih oleh penemu. Praktek ini dapat mengarah pada pertanyaan kontroversial dari kelompok riset yang benar-benar menemukan unsur kimia, sebuah pertanyaan yang tertunda cukup lama untuk unsur-unsur dengan nomor atom 104 dan selanjutnya. (Lihat kontroversi penamaan unsur kimia).
Bibit kontroversi tersebut melibatkan penamaan nasionalistik unsur-unsur kimia pada akhir abad ke-19. Misalnya, lutesium dinamai dalam referensi sebagai Paris, Prancis. Orang Jerman, yang enggan melepaskan hak penamaan ke Prancis, sering menyebutnya cassiopeium. Demikian pula, niobium yang ditemukan oleh penemu Inggris awalnya dinamakan columbium, mengacu pada Dunia Baru. Ini digunakan secara luas oleh publikasi Amerika sebelum standardisasi internasional (tahun 1950).

Unsur kimia spesifik

Sebelum kimia menjadi ilmu, alkimiawan telah merancang simbol misterius untuk baik logam maupun senyawa umum. Namun ini digunakan sebagai singkatan dalam diagram atau prosedur; tidak ada konsep penggabungan atom untuk membentuk molekul. Seiring kemajuan dalam teori materi atom, John Dalton menemukan simbolnya sendiri yang lebih sederhana, berdasarkan lingkaran, untuk menggambarkan molekul.
Sistem notasi kimia saat ini diciptakan oleh Berzelius. Dalam sistem tipografi ini, simbol kimia bukanlah singkatan belaka — meskipun masing-masing terdiri dari huruf-huruf alfabet Latin. Mereka dimaksudkan sebagai simbol universal untuk semua bahasa dan alfabet.
Simbol-simbol ini pada mulanya dimaksudkan untuk menjadi sepenuhnya universal. Oleh karena bahasa Latin adalah bahasa umum ilmu pada waktu itu, maka simbolnya merupakan singkatan berdasarkan nama-nama logam dalam bahasa Latin. Cu diambil dari Cuprum, Fe dari Ferrum, Ag dari Argentum, dan sebagainya. Simbol tidak diikuti oleh suatu titik seperti halnya singkatan. Unsur kimia berikutnya juga diberi simbol kimia yang unik, berdasarkan nama unsur, tetapi tidak harus dalam bahasa Inggris. Misalnya, besi memiliki simbol kimia "Fe" sesuai nama Latinnya ferrum. Hal yang sama berlaku juga untuk "Hg" (hydrargyrum) untuk raksa, "Sn" (stannum) untuk timah, "Au" (aurum) untuk emas, "Ag" (argentum) untuk perak, "Pb" (plumbum) untuk timbal, "Cu" (cuprum) untuk tembaga, dan "Sb" (stibium) untuk antimon.
Simbol kimia dipahami secara internasional ketika nama unsur mungkin memerlukan penerjemahan. Ada perbedaan di masa lalu. Misalnya, Jerman dan Belanda di masa lalu menggunakan "J" (untuk nama alternatif Jod) untuk iodium, tetapi sekarang menggunakan "I" dan "Iod". Indonesia juga pernah mengikuti Jerman dan Belanda, menggunakan "J" dan "Jodium". Pada awal Ejaan Yang Disempurnakan (EYD), namanya menjadi "Yodium", tetapi simbolnya masih menggunakan "J", karena "Y" telah digunakan untuk itrium.
Huruf pertama dari simbol kimia selalu ditulis menggunakan huruf kapital, seperti pada contoh sebelumnya, dan huruf berikutnya, jika ada, selalu huruf kecil. Jadi, simbol untuk californium dan einsteinium adalah Cf dan Es.

Simbol kimia umum

Terdapat juga simbol dalam persamaan kimia untuk kelompok unsur kimia, misalnya dalam rumus perbandingan. Ini sering merupakan huruf kapital tunggal, dan huruf-huruf tersebut dicadangkan dan tidak digunakan untuk nama unsur tertentu. Misalnya, "X" menunjukkan kelompok variabel (biasanya halogen) dalam kelas senyawa, sedangkan "R" adalah radikal, yang berarti struktur senyawa seperti rantai hidrokarbon. Huruf "Q" dicadangkan untuk "panas" dalam reaksi kimia. "Y" juga sering digunakan sebagai simbol kimia umum, meskipun itu juga merupakan simbol dari itrium. "Z" juga sering digunakan sebagai kelompok variabel umum. "E" digunakan dalam kimia organik untuk menunjukkan gugus penarik elektron atau elektrofil; serupa dengan "Nu" yang menunjukkan nukleofil. "L" digunakan untuk mewakili ligan umum dalam kimia anorganik dan organologam. "M" juga sering digunakan sebagai pengganti logam umum.
Setidaknya ada dua tambahan, simbol kimia generik dua huruf yang juga digunakan secara informal, "Ln" untuk setiap unsur lantanida dan "An" untuk setiap unsur aktinida. "Rg" sebelumnya digunakan untuk unsur gas langka, tetapi kelompok gas langka sekarang telah berganti nama gas mulia dan simbol "Rg" kini telah digunakan untuk unsur roentgenium.

Simbol isotop

Isotop dibedakan menurut nomor massa atom (total proton dan neutron) untuk isotop tertentu dari suatu unsur, kemudian nomor tersebut dikombinasikan dengan simbol unsur yang bersangkutan. IUPAC lebih memilih agar simbol isotop ditulis dalam notasi superskrip demi kepraktisan, misalnya ¹²C dan ²³⁵U. Namun, digunakan juga notasi lain, seperti karbon-12 dan uranium-235, atau C-12 dan U-235.
Sebagai kasus khusus, tiga isotop alami unsur hidrogen sering ditetapkan sebagai H untuk ¹H (protium), D untuk ²H (deuterium), dan T untuk ³H (tritium). Konvensi ini lebih mudah digunakan dalam persamaan kimia, menggantikan kebutuhan untuk menuliskan nomor massa untuk setiap atom. Misalnya, rumus untuk air berat dapat ditulis D₂O, bukan ²H₂O.

Asal-usul unsur

Hanya sekitar 4% dari total massa alam semesta yang terbuat dari atom atau ion, dan hanya itu pula yang diwakili oleh unsur-unsur kimia. Fraksi ini sekitar 15% dari total materi, dengan sisa materi (85%) adalah materi gelap. Sifat materi gelap tidak diketahui, tetapi tidak terdiri dari atom-atom unsur kimia karena tidak mengandung proton, neutron, atau elektron. (Bagian non-materi yang tersisa dari massa alam semesta tersusun atas energi gelap yang lebih misterius).
Ke-94 unsur kimia yang terbentuk secara alami dianggap telah diproduksi oleh setidaknya empat proses kosmik. Sebagian besar hidrogen, helium, dan sejumlah kecil litium di alam semesta diproduksi secara primordial dalam beberapa menit pertama Dentuman Besar. Tiga proses selanjutnya yang terjadi berulang-ulang diduga telah menghasilkan unsur-unsur lainnya. Nukleosintesis stelar, proses yang sedang berlangsung di dalam bintang, menghasilkan semua unsur dalam rentang nomor atom karbon hingga besi, tetapi sedikit litium, berilium, atau boron. Unsur-unsur dengan nomor atom yang lebih berat daripada besi, seperti uranium dan plutonium, diproduksi oleh nukleosintesis eksplosif dalam supernova dan peristiwa ledakan kosmik lainnya. Spalasi (fragmentasi) sinar kosmik karbon, nitrogen, dan oksigen penting untuk produksi litium, berilium dan boron.
Selama fase awal Dentuman Besar, nukleosintesis inti hidrogen menghasilkan hidrogen-1 (protium, ¹H) dan helium-4 (⁴He), serta sejumlah kecil deuterium (²H) dan (pada urutan 10⁻¹⁰) litium dan berilium dalam jumlah amat sangat kecil. Bahkan jumlah boron yang jauh lebih kecil mungkin telah dihasilkan dalam Dentuman Besar, karena telah teramati di beberapa bintang yang sangat tua, sementara karbon tidak. Secara umum disepakati bahwa tidak ada unsur yang lebih berat daripada boron yang diproduksi di Big Bang. Akibatnya, kelimpahan primordial atom (atau ion) terdiri dari sekitar 75% ¹H, 25% ⁴He, dan 0,01% deuterium, dengan hanya sekelumit litium, berilium, dan mungkin boron. Pengayaan galaksi halo selanjutnya terjadi karena nukleosintesis bintang dan nukleosintesis supernova. Namun, kelimpahan unsur dalam ruang antargalaksi masih bisa sangat mirip dengan kondisi primordial, kecuali telah diperkaya dengan beberapa cara.
Di Bumi (dan di tempat lain), berbagai unsur dalam jumlah renik terus diproduksi dari unsur-unsur lain sebagai produk dari proses transmutasi nuklir. Ini termasuk beberapa yang dihasilkan oleh sinar kosmik atau reaksi nuklir lainnya (lihat nuklida kosmogenik dan nukleogenik), dan yang lain diproduksi sebagai produk peluruhan nuklida primordial berumur panjang. Sebagai contoh, sekelumit (tetapi terdeteksi) karbon-14 (¹⁴C) terus diproduksi di atmosfer oleh sinar kosmik yang menerpa atom nitrogen, dan argon-40 (⁴⁰Ar) terus diproduksi melalui peluruhan kalium-40 (⁴⁰K) yang terjadi secara primordial tetapi tidak stabil. Selain itu, tiga aktinida yang terjadi secara primordial tetapi bersifat radioaktif, torium, uranium, dan plutonium, meluruh melalui serangkaian unsur radioaktif yang diproduksi berulang tetapi tidak stabil seperti radium dan radon, yang secara sementara hadir dalam sampel logam-logam ini atau bijih atau senyawanya. Tiga unsur radioaktif lainnya, teknesium, prometium, dan neptunium, hanya terjadi secara insidental dalam bahan alami, yang diproduksi sebagai atom-atom individual melalui fisi nuklir dari inti berbagai unsur berat atau dalam proses nuklir langka lainnya.
Teknologi manusia telah menghasilkan berbagai unsur tambahan di luar 94 pertama ini, sekarang telah dikenal nomor atom hingga 118.

Definisi yang berkembang

Konsep "unsur" sebagai zat yang tak dapat dibagi lagi telah berkembang melalui tiga fase utama sejarah: Definisi klasik (seperti yang dimiliki orang-orang Yunani kuno), definisi kimia, dan definisi atom.

Definisi klasik

Filosofi kuno mengemukakan seperangkat unsur klasik untuk menjelaskan pola yang diamati di alam. Unsur-unsur ini awalnya disebut tanah, air, udara dan api, bukan unsur-unsur kimia seperti dalam ilmu modern.
Istilah 'unsur' (stoicheia) pertama kali digunakan oleh filsuf Yunani Plato di sekitar tahun 360 SM dalam dialognya Timaios, yang mencakup diskusi tentang komposisi badan anorganik dan organik dan merupakan risalah spekulatif kimia. Plato percaya bahwa unsur-unsur yang diperkenalkan satu abad sebelumnya oleh Empedokles terdiri dari bentuk-bentuk kecil polihedron: tetrahedron (api), oktahedron (udara), ikosahedron (air), dan kubus (tanah).
Aristoteles, c. 350 SM, juga menggunakan istilah stoicheia dan menambahkan unsur kelima yang disebut eter, yang membentuk langit. Aristoteles mendefinisikan unsur sebagai:
Unsur – sesuatu hasil penguraian sesuatu yang lain, tetapi ia sendiri tidak dapat dipecah lagi menjadi yang lainnya.

Definisi kimia

Pada 1661, Robert Boyle mengusulkan teorinya tentang korpuskularisme yang lebih menyukai analisis materi sebagaimana didasari oleh unit materi yang tak dapat direduksi (atom) dan, memilih untuk sependapat dengan pandangan Aristoteles tentang empat unsur atau pandangan Paracelsus tentang tiga unsur fundamental, membiarkan pertanyaan tentang jumlah unsur tetap terbuka. Daftar modern unsur-unsur kimia yang pertama disajikan oleh Antoine Lavoisier pada tahun 1789 melalui bukunya Traité Élémentaire de Chimie, yang mengandung tiga puluh tiga unsur, termasuk cahaya dan kalori. Pada tahun 1818, Jöns Jakob Berzelius telah menentukan bobot atom untuk empat puluh lima dari empat puluh sembilan unsur yang diterima kemudian. Dmitri Mendeleev memiliki enam puluh enam unsur dalam tabel periodiknya pada 1869.
Dari Boyle hingga awal abad ke-20, unsur didefinisikan sebagai zat murni yang tidak dapat diuraikan menjadi zat yang lebih sederhana. Dengan kata lain, unsur kimia tidak dapat diubah menjadi unsur kimia lainnya melalui proses kimia. Unsur-unsur selama waktu ini umumnya dibedakan oleh bobot atom mereka, sifat yang terukur dengan akurasi yang mencukupi dengan teknik analisis yang tersedia.

Definisi atom

Pada tahun 1913 fisikawan Inggris Henry Moseley menemukan bahwa muatan nuklir adalah basis fisika untuk nomor atom, lebih lanjut disempurnakan ketika sifat proton dan neutron diungkap, akhirnya mengarah pada definisi saat ini yaitu unsur berdasarkan nomor atom (jumlah proton per inti atom). Penggunaan nomor atom, bukan berat atom, untuk membedakan unsur memiliki nilai prediktif yang lebih besar (karena angka-angka ini adalah bilangan bulat), dan juga menyelesaikan beberapa ambiguitas dalam pandangan berbasis kimia karena berbagai sifat isotop dan alotrop dalam unsur yang sama. Saat ini, IUPAC mendefinisikan unsur dinyatakan ada jika memiliki isotop dengan umur lebih lama dari 10⁻¹⁴ detik yang dibutuhkan inti untuk membentuk awan elektron.
Pada 1914, diketahui tujuh puluh dua unsur, semua terjadi secara alami. Unsur-unsur alami yang tersisa ditemukan atau diisolasi dalam dekade-dekade berikutnya, dan berbagai unsur tambahan juga telah diproduksi secara sintetis, yang sebagian besar diprakarsai oleh Glenn T. Seaborg. Pada tahun 1955, unsur 101 ditemukan dan diberi nama mendelevium untuk menghormati D.I. Mendeleev, tokoh pertama mengatur unsur secara berkala. Baru-baru ini, sintesis unsur 118 (diberi nama oganeson) dilaporkan pada Oktober 2006, dan sintesis unsur 117 (tenesin) dilaporkan pada bulan April 2010.

Unsur yang baru ditemukan

Unsur transuranium (unsur dengan nomor atom lebih besar dari 92) yang pertama ditemukan adalah neptunium pada tahun 1940. Sejak 1999 klaim untuk penemuan unsur-unsur baru telah dipertimbangkan oleh IUPAC/IUPAP Joint Working Party. Sejak Januari 2016, seluruh 118 unsur telah dikonfirmasi sebagai ditemukan oleh IUPAC. Penemuan unsur 112 diakui pada tahun 2009, dan diusulkan untuk dinamakan kopernisium dengan simbol atom Cn. Nama dan simbol tersebut secara resmi didukung oleh IUPAC pada 19 Februari 2010. Unsur terberat yang diyakini telah disintesis hingga saat ini adalah unsur 118, oganeson, pada 9 Oktober 2006, oleh Flerov Laboratory of Nuclear Reactions di Dubna, Rusia. Tenesin, unsur 117 adalah unsur terbaru yang diklaim ditemukan, pada tahun 2009. Pada 28 November 2016, para ilmuwan di IUPAC secara resmi mengakui nama-nama untuk empat unsur kimia terbaru, dengan nomor atom 113, 115, 117, dan 118.