Unsur kimia
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, 1 H) dan helium-4 (4 He), serta sejumlah kecil deuterium (2 H) dan (pada urutan 1010) 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% 1 H, 25% 4 He, 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 (14 C) terus diproduksi di atmosfer oleh sinar kosmik yang menerpa atom nitrogen, dan argon-40 (40 Ar) terus diproduksi melalui peluruhan kalium-40 (40 K) 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.
Grafik berikut (catatan skala log) menunjukkan kelimpahan unsur dalam Tata Surya kita. Tabel ini menunjukkan dua belas unsur paling umum di galaksi kita (diestimasi secara spektroskopi), diukur dalam bagian per juta, berdasarkan massa. Galaksi-galaksi terdekat yang telah berevolusi sepanjang garis yang sama memiliki pengayaan unsur-unsur yang lebih berat daripada hidrogen dan helium.
Galaksi yang lebih jauh dilihat saat mereka muncul di masa lalu, sehingga kelimpahan unsur mereka tampak lebih mendekati campuran primordial. Bagaimanapun, karena hukum dan proses fisik berlaku umum di seluruh alam semesta teramati, ilmuwan berharap bahwa galaksi-galaksi ini berevolusi menjadi unsur-unsur dalam kelimpahan yang sama.
Kelimpahan unsur di Tata Surya sesuai dengan asal mereka dari nukleosintesis dalam Dentuman Besar dan sejumlah bintang supernova progenitor. Hidrogen dan helium yang sangat melimpah adalah produk Dentuman Besar, tetapi tiga unsur berikutnya jarang terjadi karena mereka memiliki sedikit waktu untuk terbentuk dalam Dentuman Besar dan tidak dibuat di dalam bintang (namun, mereka
terbentuk dalam jumlah kecil melalui pemecahan unsur yang lebih berat dalam debu antar bintang, sebagai akibat dari tumbukan oleh sinar kosmik). Dimulai dengan karbon, unsur-unsur diproduksi di bintang melalui penumpukan dari partikel alfa (inti helium), menghasilkan kelimpahan unsur-unsur dengan jumlah atomik yang lebih banyak secara bergantian (ini juga lebih stabil). Secara umum,
unsur-unsur tersebut hingga besi dibuat dalam bintang besar yang berproses menjadi supernova. Besi-56 sangat umum, karena merupakan unsur paling stabil yang dapat dengan mudah dibuat dari partikel alfa (produk peluruhan nikel-56 radioaktif, yang pada akhirnya terbuat dari 14 inti helium). Unsur yang lebih berat daripada besi terbuat dari proses penyerap energi di bintang besar, dan kelimpahannya di alam semesta (dan di Bumi) umumnya menurun seiring kenaikan nomor atomnya.
The abundance of the chemical elements on Earth varies from air to crust to ocean, and in various types of life. The abundance of elements in Earth's crust differs from that in the Solar system (as seen in the Sun and heavy planets like Jupiter) mainly in selective loss of the very lightest elements (hydrogen and helium) and also volatile neon, carbon (as hydrocarbons), nitrogen and sulfur, as a result of solar heating in the early formation of the solar system. Oxygen, the most abundant Earth element by mass, is retained on Earth by combination with silicon. Aluminum at 8% by mass is more common in the Earth's crust than in the universe and solar system, but the composition of the far more bulky mantle, which has magnesium and iron in place of aluminum (which occurs there only at 2% of mass) more closely mirrors the elemental composition of the solar system, save for the noted loss of volatile elements to space, and loss of iron which has migrated to the Earth's core.
The composition of the human body, by contrast, more closely follows the composition of seawater-save that the human body has additional stores of carbon and nitrogen necessary to form the proteins and nucleic acids, together with phosphorus in the nucleic acids and energy transfer molecule adenosine triphosphate (ATP) that occurs in the cells of all living organisms. Certain kinds of organisms require particular additional elements, for example the magnesium in chlorophyll in green plants, the calcium in mollusc shells, or the iron in the hemoglobin in vertebrate animals' red blood cells.
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.
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.