moaminsharifi/fa-wiki-spell-checker huggingface dataset:
بالاترین عدد اتمی ممکن هنوز روشن نیست. نخستین بار الیوت آدامز در ۱۹۱۱ با توجه به‌شمار عنصرهای جای گرفته در هر ردیف به این نتیجه رسیده بود که وزن اتمی بالاتر از (یعنی عنصرهای ۹۹ و ۱۰۰ امروز) ناممکن است و وجود ندارد. پس از آن گفته شد که جدول تناوبی به زودی پس از جزیرهٔ پایداری به پایان خواهد رسید. بر پایهٔ این پیش‌بینی باید نزدیک به عنصر ۱۲۶ ام جدول به پایان می‌رسید. پس از آن جان امزلی و ریچارد فاینمن هر یک به ترتیب پیش‌بینی کردند که عنصر ۱۲۸ ام و ۱۳۷ ام آخرین عنصرهای جدول اند و در نهایت آلبرت خزان گفت که عنصر ۱۵۵ ام عنصر آخر است.کارول (۲۰۰۲، ص. ۶۳) معتقد است که ممکن است هنگامی که عددهای اتمی بسیار بزرگ باشند، اثرات گرانشی قابل توجه شوند و به این ترتیب، بر سایر رفتارهای ناپایداری هسته‌های فوق سنگین غلبه کنند و این که ستاره‌های نوترونی (دارای عددهای اتمی با مرتبه بزرگی ۱۰۲۱) می‌توانند به عنوان نشانه‌هایی از سنگین‌ترین عنصرهای شناخته‌شده در جهان در نظر گرفته شوند. هم‌چنین مدل بور داشتن عدد اتمی بالاتر از ۱۳۷ را ناممکن می‌داند چون در این صورت باید الکترون‌های ۱s با سرعتی بیشتر از سرعت نور حرکت کند؛ بنابراین مدل غیر نسبیتی بور در این کاربرد دقیق نیست.
هیدروژن و هلیم گاهی در جایی گذاشته می‌شوند که مطابق آرایش الکترونی شان نیست. برای نمونه برپایهٔ شمار الکترون‌ها معمولاً هیدروژن بالای لیتیم جای می‌گیرد؛ اما چون گاهی رفتاری همانند فلوئور یا کربن از خود نشان می‌دهد، بالای این دو عنصر هم گذاشته می‌شود. در حالت‌هایی که رفتار هیدروژن مانند هیچ عنصری دانسته نمی‌شود، برایش یک گروه تعریف می‌کنند و آن را در گروه خودش می‌گذارند. اما هلیم تقریباً همیشه در بالای نئون جای می‌گیرد؛ چون رفتار شیمیایی بسیار همانندی دارند. با این حال دیده شده که آن را بالای بریلیم هم بگذارند، چون آرایش الکترونی نزدیک به هم دارند. (هلیم: برلیم: )
گروه سه جدول از چهار عنصر ساخته شده‌است که دو عنصر نخست یعنی اسکاندیم و ایتریم مورد پذیرش همه است. اما بر سر دو عنصر بعدی اختلاف است، برخی می‌گویند دو عنصر بعدی، لانتان و اکتینیم هستند و برخی دیگر اعتقاد دارند، دو عنصر باید لوتتیم و لارنسیم باشند. بر سر ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی این عنصرها در نظم جدول بحث است که هنوز همگان را قانع نکرده‌است.
به‌طور سنتی، لانتان و اکتینیم به عنوان دو عضو بعدی گروه ۳ در نظر گرفته می‌شدند. به نظر می‌رسد که این انتخاب، از دههٔ ۱۹۴۰ میلادی با ظهور جدول‌های تناوبی که وابسته به آرایش الکترونی بودند، آغاز شده‌است. آرایش الکترونی سزیم، باریم و لانتان به صورت [Xe]6s1 و[Xe]6s2 و [Xe]5d16s2 است. آخرین الکترون لانتان در لایهٔ 5d قرار می‌گیرد که آن را به عنوان نخستین عنصر بلوک d دورهٔ ششم در گروه ۳ قرار می‌دهد. دو عنصر دیگر گروه ۳، یعنی اسکاندیم و ایتریم نیز چنین آرایش الکترونی را در لایهٔ آخر خود دارند. از سوی دیگر، آرایش الکترونی لوتتیم به صورت [Xe]4f145d16s2 است و آخرین الکترون آن در لایهٔ f قرار می‌گیرد؛ بنابراین لوتتیم آخرین عنصر بلوک f در دورهٔ ششم است.
در جدول‌های دیگر، لوتتیم و لارنسیم به عنوان دو عضو دیگر گروه ۳ نشان داده می‌شوند. از اوایل سدهٔ بیستم شباهت میان ویژگی‌های شیمیایی اسکاندیم و ایتریم با لوتتیم و سایر عنصرهای کمیاب خاکی شناخته شده‌بود. به همین دلیل، برخی از شیمی‌دانان در دههٔ ۱۹۲۰ و ۱۹۳۰ لوتتیم را به جای لانتان در گروه ۳ قرار دادند. مطالعات طیف‌بینی در سال‌های بعد، نشان داد که آرایش الکترونی ایتربیم به صورت [Xe]4f146s2 است. در نتیجه آخرین الکترون لوتتیم در لایهٔ d قرار می‌گیرد. به این ترتیب، لوتتیم نیز مانند لانتان واجد شرایط قرار گرفتن در گروه ۳ است. برخی از فیزیک‌دانان در دهه‌های ۱۹۵۰ و ۱۹۶۰ لوتتیم را به جای لانتان برای قرار گرفتن در گروه ۳ برگزیدند. در این ساختار، لانتان در بلوک f قرار می‌گیرد. در حالی که هیچ الکترونی در لایهٔ 4f ندارد. هرچند که گفته می‌شود چنین انتخابی مشکلی ایجاد نمی‌کند؛ زیرا توریم نیز هیچ الکترونی در لایهٔ 5f خود ندارد، در حالی که عضوی از بلوک f است.
بر پایه تعریف آیوپاک، فلز واسطه به عنصری گویند که زیرلایه d آن پر نشده‌است یا با ناقص بودن زیرلایه d خود می‌تواند کاتیون‌ها را افزایش دهد. با این تعریف، همه عنصرهای گروه ۳ تا ۱۱ در گروه فلزهای واسطه قرار می‌گیرند؛ ولی عنصرهای گروه ۱۲ (شامل روی، کادمیوم و جیوه) جزء فلزهای واسطه نیستند. بعضی شیمی‌دانان عقیده دارند که همه عنصرهای بلوک d (از جمله گروه ۱۲) در دسته فلزات واسطه هستند. در این حالت، عنصرهای گروه ۱۲ به عنوان حالت خاصی از عنصرهای واسطه در نظر گرفته می‌شوند که الکترون‌های زیرلایه d آن‌ها در پیوند شیمیایی شرکت نمی‌کنند.
کشف تازه مبنی بر آن که جیوه می‌تواند از الکترون‌های زیرلایه d خود در تشکیل جیوه فلوئورید (HgF) استفاده کند، بعضی مفسران را بر آن داشته که پیشنهاد دهند جیوه می‌تواند در گروه عنصرهای واسطه قرار گیرد. ولی بعضی دیگر معتقد هستند که امکان ساخته‌شدن این ماده تنها در شرایط بسیار غیرمعمول وجود دارد؛ بنابراین با هیچ تفسیری نمی‌توان جیوه را جزء فلزهای واسطه قرار داد.
بعضی دیگر از شیمی‌دانان، عنصرهای گروه ۳ را از تعریف فلزهای واسطه خارج می‌کنند. دلیل آنان، این است که این عنصرها هیچ یونی با زیرلایه d ناقص ایجاد نمی‌کنند و ویژگی‌های شیمیایی فلزهای واسطه را ندارند. در این حالت، تنها عنصرهای گروه ۴ تا ۱۱ به عنوان فلز واسطه در نظر گرفته می‌شوند.
در حال حاضر، شکل‌های گوناگونی از جدول تناوبی وجود دارند و دانشمندان نمی‌دانند که شکل بهینه یا قطعی جدول تناوبی چیست. به نظر می‌رسد که پاسخ این پرسش بستگی به این دارد که آیا تناوب شیمیایی میان عنصرها، یک حقیقت بنیادی است که در تمام جهان وجود دارد یا چنین تناوبی، محصول تفسیر ذهنی انسان، باورها، شرایط و علاقهٔ ناظران انسانی است. یک مبنای عینی برای تناوب‌های شیمیایی می‌تواند پرسش‌هایی از جمله مکان هیدروژن، هلیم و عنصرهای گروه ۳ را پاسخ دهد. تصور می‌شود که چنین حقیقت اساسی، در صورت وجود، هنوز کشف نشده‌است. در نبود آن، شکل‌های گوناگون جدول تناوبی را می‌توان به عنوان نسخه‌های گوناگون تناوب شیمیایی در نظر گرفت. هر شکلی، جنبه‌ها، ویژگی‌ها و رابطه‌های مختلفی میان عنصرها را بررسی می‌کند و مد نظر قرار می‌دهد.
در جریان آخرین اکتشاف‌های علمی و به تأیید سازمان جهانی شیمی که نظارت بر جدول تناوبی را به عهده دارد، ۴ عنصر جدید به این جدول افزوده شدند که به‌این‌ترتیب هفتمین ردیف آن کامل می‌شود. بر اساس اعلام اتحادیه بین‌المللی شیمی محض و کاربردی (IUPAC)، عنصرهای شمارهٔ ۱۱۳، ۱۱۵، ۱۱۷ و ۱۱۸ با کسب معیارهای لازم به‌عنوان عنصرهایی با خواص شیمیایی منحصربه‌فرد، شرایط لازم برای معرفی به‌عنوان عنصر مستقل را پیدا کردند و به‌این‌ترتیب اولین سری از عنصرهایی لقب گرفتند که بعد از سال ۲۰۱۱ به جدول تناوبی اضافه می‌شوند. آیوپاک نام و نماد شیمیایی این عنصرها را به این ترتیب اعلام کرد: عنصر ۱۱۳: نیهونیوم (Nh)، عنصر ۱۱۵: مسکوویم (Mc)، عنصر ۱۱۷: تِنِسین (Ts) و عنصر ۱۱۸: اوگانِسون (Og).
در سومین همایش بین‌المللی عنصرهای فوق سنگین در سال ۲۰۱۷ در لهستان، «هیدِتو انیو» مدیر مؤسسه تحقیقاتی ریکن ژاپن اعلام کرد که در دسامبر ۲۰۱۷ تلاش برای ساخت عنصر ۱۱۹ جدول تناوبی را آغاز خواهند کرد. آن‌ها امیدوارند در مدت زمان پنج سال عنصر ۱۱۹ و نیز عنصر ۱۲۰ را بسازند. برای این هدف آن‌ها عنصر کوریوم را با یون‌های وانادیم بمباران خواهد کرد. از سوی دیگر یوری اوگانسیان از مؤسسه مشترک پژوهش‌های هسته‌ای دوبنا (JINR) در روسیه نیز در این همایش اعلام کرد که آنان نیز کار ساخت این عنصر را در اوایل سال ۲۰۱۹ آغاز خواهند کرد. آنان برای این کار از روشی متفاوت استفاده خواهند کرد و عنصر برکلیوم را با یون‌های تیتانیوم بمباران خواهند کرد. در صورت موفقیت، عنصر ۱۱۹ نخستین عنصر ردیف هشتم جدول تناوبی خواهد بود.
سال ۲۰۱۹ (۹۷–۹۸) به دلیل ۱۵۰ ساله شدن ایجاد جدول تناوبی، توسط سازمان ملل، سال ۲۰۱۹، سال جهانی جدول تناوبی عناصر شیمیایی (IYPT 2019) نامگذاری شد.
عنصر شیمیایی در علم شیمی به ماده‌ای خالص گفته می‌شود که اتم‌های سازنده آن از تعداد پروتون‌های برابری در هستهٔ خود برخوردار باشند. این عدد (تعداد پروتون‌ها) که با نماد Z نشان داده می‌شود، عدد اتمی آن عنصر نام دارد. همهٔ اتم‌هایی که دارای تعداد پروتون‌های برابر (عدد اتمی برابر) باشند، ویژگی‌های شیمیایی یکسانی دارند. اما اتم‌های یک عنصر می‌توانند دارای تعداد متفاوتی (نوترون) باشند که (ایزوتوپ)های آن عنصر نامیده می‌شوند. گاهی نیز برای سادگی، به عنصر شیمیایی صرفاً عنصر گفته می‌شود. ویژگی‌های شیمیایی اتم‌های یک عنصر که توسط ساختار الکترونی آن‌ها تعیین می‌شود که آن نیز به تعداد پروتون‌های هسته آن اتم وابسته است. در بیان کلی مفهوم عنصر به ویژگی یک اتم گفته می‌شود که آن را از سایر ویژگی‌هایی که اتم‌های دیگر دارند متمایز می‌کند. منظور از ویژگی در حالت کلی به تعداد پروتون‌های یک اتم در هستهٔ خود گفته می‌شود که ویژگی آن را شکل می‌دهد این همان ویژگی است که به‌طور مثال اتم مس را از طلا متمایز می‌کند. تمام عناصر شیمیایی از باریون ساخته شده‌اند. با این وجود کیهان شناسان بر این باورند که باریون تنها ۱۵٪ مواد قابل مشاهده در کیهان را تشکیل می‌دهند؛ بنابراین باقی‌ماندهٔ مواد موجود در کیهان، مادهٔ تاریک است که ماهیت آن شناخته شده نیست ولی از عناصری که ما می‌شناسیم تشکیل نشده‌است. از بین تمام عناصر دو عنصر هیدروژن و هلیم که در بدو مه بانگ (بیگ بنگ) تشکیل شده‌اند، فراوان‌ترین عناصر موجود در کائنات هستند.
عناصر شیمیایی می‌توانند در هنگام واکنش شیمیایی با یکدیگر ترکیب شده و تعداد بیشماری مادهٔ شیمیایی به‌وجود آورند؛ مثلاً آب نتیجهٔ واکنش عنصرهای هیدروژن و اکسیژن است. در این حالت، دو اتم هیدروژن و یک اتم اکسیژن به هم متصل می‌شوند و مولکولی با فرمول شیمیایی HO می‌سازند. همین دو عنصر در شرایط متفاوت می‌توانند مادهٔ دیگری را به نام هیدروژن پراکسید (آب اکسیژنه) بسازند که دارای مولکول‌های HO است. به همین شکل، همه ترکیب‌های شیمیایی می‌توانند به عناصر سازنده خود تجزیه شوند. به عنوان مثال می‌توان آب را به کمک برق‌کافت به عناصر هیدروژن و اکسیژن تبدیل کرد.
یک مادهٔ خالص که تنها از اتم‌های یک عنصر تشکیل شده باشد، «مادهٔ ساده» نامیده می‌شود. چنین ماده‌ای را نمی‌توان به ماده دیگری تجزیه کرد. از این دیدگاه، مادهٔ ساده در برابر مادهٔ مرکب قرار می‌گیرد. به عنوان مثال، اکسیژن یک عنصر است. اما ماده‌ای را که ما در طبیعت به عنوان گاز اکسیژن شناخته‌ایم، در حقیقت یک ماده ساده دو اتمی از این عنصر است که «دی اکسیژن» یا «اکسیژن مولکولی» (O) نامیده می‌شود. اوزون شکل دیگری از عنصر اکسیژن است که در طبیعت با فرمول (O) یافت می‌شود. رابطه بین دی اکسیژن و اوزون رابطه‌ای است که به آن دگرشکلی (آلوتروپی) می‌گویند. به زبان دیگر، دی اکسیژن و اوزون، دگرشکل‌های عنصر اکسیژن هستند. الماس و گرافیت نیز دو آلوتروپ برای عنصر کربن هستند. عناصر دیگر مانند گوگرد و فسفر هم دارای آلوتروپ‌های شناخته‌شدهٔ پرکاربردی هستند. از بین عناصر شناخته شده تعداد کمی به صورت ساده یا خالص در طبیعت یافت می‌شوند که از بین آن‌ها می‌توان به مس، طلا، نقره، کربن و گوگرد اشاره کرد. به جز چند عنصر بقیه عناصر از جمله گازهای نجیب (گازهای بی اثر) و فلزات نجیب معمولاً به صورت ترکیب یافته بر روی زمین کشف می‌شوند و نه به صورت خالص.
تا پیش از سال ۲۰۱۶ تعداد ۱۱۸ عنصر، کشف یا ساخته شده‌بود. از این تعداد، ۹۲ عنصر در طبیعت یافت می‌شدند و بقیه به‌طور مصنوعی و به کمک واکنش‌های هسته‌ای در آزمایشگاه ساخته شده‌اند. از میان همه عناصر، ۸۱ عنصر دارای حداقل یک ایزوتوپ پایدار می‌باشند که به جز عنصر شماره ۴۳ (تکنسیم) و عنصر شماره ۶۱ (پرومتیم) همگی دارای عدد اتمی برابر یا پایین‌تر از ۸۳ هستند. به زبان دیگر در جدول تناوبی تنها عناصری که از عنصر ۸۴ (پولونیوم) سبک‌تر بوده و دارای ایزوتوپ پایدار نمی‌باشند، تکنسیم و پرومتیم هستند. به جز ۸۱ عنصر مذکور بقیه ایزوتوپ پرتوزا (رادیو نوکلئید) بوده که در طول زمان و در پی واپاشی هسته‌ای به عناصر دیگر تبدیل می‌شوند.
تا نوامبر ۲۰۱۶، بنا بر گزارش اتحادیه بین‌المللی شیمی محض و کاربردی در مجموع ۱۱۸ عنصر را شناسایی کرده بود. اولین ۹۴ عنصر به‌طور طبیعی روی زمین یافت می‌شوند و ۲۴ باقیمانده عناصر مصنوعی هستند که در واکنش‌های هسته‌ای تولید می‌شوند. به جز عناصر رادیواکتیو ناپایدار (رادیونوکلئیدها) که به سرعت تجزیه می‌شوند، تقریباً همه عناصر به صورت صنعتی در مقادیر مختلف در دسترس هستند. کشف و سنتز عناصر جدید بیشتر حوزه‌ای است که به‌طور مداوم مورد مطالعه علمی قرار دارد.
فلاسفهٔ یونان باستان بر این باور بودند که کل ماده موجود در جهان از مقداری مواد ساده پدید آمده‌است که «عنصر» نام دارند. این واژه برای اولین بار توسط افلاطون در کتاب تیمائوس به کار گرفته شد. وی باور داشت این مواد که یک قرن پیش از وی توسط امپدوکلس معرفی شده بودند، چندوجهی‌های منتظم کوچکی می‌باشند که سازنده مواد جهان هستند و ماهیت آن‌ها عبارت است از آتش، هوا، خاک و آب.
سپس ارسطو عنصر جدید به نام «اتر» را به این چهار عنصر اضافه کرد که به نظرش سازنده اجرام آسمانی یا بهشت بود. این عنصر بعداً به نام "quintessence" نامیده شد که در زبان لاتین به معنی عنصر پنجم است. او عنصر را جسمی تعریف کرد که قابل تقسیم به اجزا کوچک‌تر نیست.
رابرت بویل در سال ۱۶۶۱ در کتاب کیمیاگر (شیمی‌دان) شکاک (The Skeptical Chymist) مفاهیم جدیدی را برای عنصر ارائه کرد. به نظر او عناصر، موادی بودند که از ترکیب هیچ ماده دیگری ساخته نشده‌باشند؛ بلکه خود در ترکیب با یکدیگر، اجسام تازه‌ای را شکل دهند. وی بر این عقیده بود که تشخیص عناصر، تنها با آزمایش شیمیایی ممکن است.
بعدها آنتوان لاووازیه پدر شیمی مدرن همین مفهوم را گسترده‌تر کرد و ماده‌ای را عنصر نامید که به مواد ساده‌تری تجزیه نشود.Traité élémentaire de chimie [archive], p. 101. هر چند او نور و گرما را هم به همراه چند ماده مرکب (از جمله آب) به اشتباه در فهرست عناصر خود وارد کرده‌بود؛ ولی توانست ۲۳ عنصر را به درستی از هم تفکیک و معرفی کند. لاووازیه موادی را که از پیوستن چند عنصر حاصل می‌شوند، مواد مرکب نامید.
عدد اتمی یک عنصر که با Z نشان داده می‌شود، برابر با تعداد پروتون‌هایی است که در هسته اتم‌های آن عنصر یافت می‌شود. برای مثال، تمام اتم‌های هیدروژن تنها یک پروتون در هسته خود دارند. به همین دلیل، عدد اتمی هیدروژن برابر با یک است. اما ممکن است که هسته اتم‌های یک عنصر، دارای تعداد نوترون‌های متفاوت باشند، که هر کدام نشانگر ایزوتوپ‌های متفاوت آن عنصر هستند.
اتم‌های یک عنصر از دیدگاه الکتریکی خنثی هستند؛ زیرا تعداد الکترون‌های آن که دارای بار منفی هستند با تعداد پروتون‌های آن که دارای بار مثبت هستند برابر است. به همین دلیل، عدد اتمی اتم‌های یک عنصر هم نشان دهنده تعداد پروتون‌ها و هم الکترون‌های آن است. ویژگی‌های شیمیایی یک عنصر بیش از هر چیز با آرایش الکترونی آن تعیین می‌شود. می‌توان گفت که شناخت عدد اتمی یک عنصر به شناخت ماهیت آن عنصر کمک می‌کند. عدد اتمی یک عنصر را در گوشه سمت چپ و پایین نماد آن عنصر به صورت X می‌نویسند.
گاهی اصطلاح "سبک" یا "سنگین" به صورت غیررسمی برای اشاره به عدد اتمی نسبی عنصر (و نه چگالی آن) استفاده می‌شود؛ مثلاً "عناصر سبک‌تر از کربن" یا "عناصر سنگین‌تر از سرب". هر چند وزن یا جرم اتم‌های یک عنصر همانند عدد اتمی آن از یک روند افزایشی با آهنگ ثابت برخوردار نیست.
عدد جرمی یک عنصر که با A نشان داده می‌شود، برابر است با مجموع تعداد نوکلئون‌ها (پروتون و نوترون) در داخل هسته اتم‌های آن عنصر. عدد جرمی معمولاً در کنار نماد عنصر نشان داده نمی‌شود؛ مگر این که بخواهیم به تفاوت ایزوتوپ‌های آن عنصر اشاره کنیم. برای نشان دادن عدد جرمی در کنار نماد شیمیایی عنصر، باید آن را در گوشه سمت چپ و بالای آن به صورت AX نوشت.
اگرچه تعداد پروتون‌های اتم‌های یک عنصر همواره برابر است؛ ولی اتم‌های یک عنصر می‌توانند دارای تعداد نوترون‌های متفاوت و در نتیجه عدد جرمی متفاوت (ایزوتوپ‌های متفاوت) باشند. برای مثال، هیدروژن دارای سه ایزوتوپ اصلی است که عبارتند از:
تغییر عدد جرمی تأثیری بر روی آرایش الکترونی اتم‌های یک عنصر ندارد؛ پس انتظار داریم ایزوتوپ‌های یک عنصر خواص شیمیایی یکسانی داشته باشند که معمولاً همین‌طور است؛ اما اثرات ایزوتوپیک (تغییرات عدد جرمی) می‌توانند در اتم‌های سبک (لیتیم، هیدروژن و هلیم) به راحتی مشاهده شوند؛ زیرا اضافه یا کم شدن یک نوترون در هسته این اتم‌ها منجر به تغییرات نسبتاً مشهود در جرم اتم می‌شود که بر روی سینتیک واکنش‌های شیمیایی و استواری پیوندهای شیمیایی تأثیرگذار است. عدد جرمی، برای ۱۱۵ عنصر دیگر، اثر چندانی بر روی خواص شیمیایی عنصر ندارد.
جرم اتمی هر اتم، عددی است حقیقی که برابر است با جرم هر ایزوتوپ خاص از اتم یک عنصر که با واحد یکای جرم اتمی (U) نشان داده می‌شود. به دلیل برابر واحد U نبودن جرم پروتون و نوترون، بیشتر بودن تعداد نوترون‌ها از پروتون‌ها و ناچیز بودن جرم الکترون‌ها و همچنین به خاطر وجود انرژی بستگی هسته‌ای، عدد جرمی با جرم اتمی متفاوت است. به عنوان مثال، جرم اتمی کلر-۳۵ تا پنج رقم معنی‌دار برابر با ۳۴/۹۶۹U و وزن اتمی کلر-۳۷ برابر با ۳۶/۹۶۶U می‌باشد. جرم اتمی یک ایزوتوپ خالص یک عنصر بر حسب U بسیار به عدد جرمی آن نزدیک می‌باشد. تنها استثنا در مورد جرم اتمی ایزوتوپی از یک عنصر که از لحاظ ریاضی یک عدد حقیقی نیست، ایزوتوپ کربن-۱۲ است که مقدار آن بر حسب تعریف، دقیقاً برابر با دوازده U می‌باشد؛ زیرا یکای جرم اتمی به صورت یک دوازدهم جرم ایزوتوپ آزاد و بدون بار کربن-۱۲ در حالت پایه تعریف می‌شود.
جرم اتمی نسبی یا همان وزن اتمی (اصطلاح مشهور و تاریخی برای جرم اتمی نسبی) هر عنصر در واقع میانگین جرم‌های اتمی تمام ایزوتوپ‌های آن عنصر با توجه به درصد فراوانی آن‌ها است. برای مثال جرم اتمی نسبی کلر برابر با ۳۵/۴۵۳U است که اختلاف معنی‌داری با عدد طبیعی منظور شده برای کلر (۳۵) دارد. علت آن، وجود دو ایزوتوپ با درصدهای فراوانی متفاوت در طبیعت است: کلر-۳۵ با درصد فراوانی ۷۶٪ و کلر-۳۷ با درصد فراوانی ۲۴٪.
ایزوتوپ‌های یک عنصر، اتم‌هایی با تعداد پروتون‌های برابر و تعداد نوترون‌های متفاوت می‌باشند. برای مثال، عنصر کربن سه ایزوتوپ اصلی دارد. تمام اتم‌های کربن دارای شش پروتون در درون هسته خود هستند؛. ولی می‌توانند دارای شش، هفت یا هشت نوترون باشند؛ بنابراین سه ایزوتوپ کربن به ترتیب دارای عدد جرمی ۱۲، ۱۳ و ۱۴ بوده و کربن-۱۲، کربن-۱۳ و کربن-۱۴ نام دارند.
به جز هیدروژن که ایزوتوپ‌های آن دارای جرم نسبی بسیار متفاوت با یکدیگر و در نتیجه اثرات شیمیایی متفاوت می‌باشند، ایزوتوپ‌های دیگر عناصر به راحتی از هم قابل شناسایی نیستند.
تمام عناصر دارای تعدادی ایزوتوپ رادیواکتیو یا رادیوایزوتوپ می‌باشند. هر چند تمام این رادیوایزوتوپ‌ها طبیعی نیستند. رادیوایزوتوپ‌ها معمولاً با تابش پرتو آلفا یا پرتو بتا به عناصر دیگری تبدیل می‌شوند. ایزوتوپ‌های غیر رادیو اکتیو از هر عنصر، ایزوتوپ پایدار نام دارند. تمام ایزوتوپ‌های پایدار شناخته شده به صورت طبیعی یافت می‌شوند. بیشتر عناصری که در طبیعت یافت می‌شوند، بیش از یک ایزوتوپ پایدار دارند. بسیاری از رادیوایزوتوپ‌ها که در طبیعت یافت نمی‌شوند، پس از سنتز مصنوعی توصیف و معرفی می‌شوند. برخی عناصر نیز دارای هیچ ایزوتوپ پایداری نیستند که عنصر پایدار نامیده می‌شوند و به عکس برخی تنها دارای ایزوتوپ‌های رادیواکتیو می‌باشند. تمام عناصری که دارای عدد اتمی بیشتر از ۸۲ باشند در این دسته قرار دارند.
اتم‌های عناصر خالص می‌توانند با یکدیگر بیش از یک نوع پیوند، ایجاد کرده و در نتیجه با چندین ساختار متفاوت مشاهده شوند. به این اشکال مختلف، آلوتروپ می‌گویند. آلوتروپ‌ها در خواص شیمیایی با یکدیگر متفاوت هستند. برای مثال، کربن می‌تواند به شکل الماس با ساختار چهاروجهی در اطراف هر اتم کربن، به شکل گرافیت با ساختار لایه‌لایه و شش وجهی، به شکل گرافین که تشکیل شده از یک لایه گرافیت و بسیار مستحکم است یا به شکل فولرن با ساختار کروی یافت شود. ریزلوله‌های کربن نیز یکی دیگر از آلوتروپ‌های کربن هستند که از لوله‌هایی با ساختار شش وجهی تشکیل شده‌اند (که حتی در خواص الکتریکی نیز می‌توانند با یکدیگر متفاوت باشند). توانایی یک عنصر برای وجود داشتن به اشکال مختلف آلوتروپی نامیده می‌شود.
حالت استاندارد یک عنصر شیمیایی، شکلی از آن عنصر است که آنتالپی استاندارد تشکیل آن در شرایط طبیعی کمینه باشد. طبق قرارداد، کمترین آنتالپی استاندارد تشکیل را در محاسبات برابر با صفر در نظر می‌گیرند. برای مثال حالت استاندارد کربن، گرافیت است؛ زیرا پایدارترین آلوتروپ در بین همه ساختارهای کربن می‌باشد.
"خلوص شیمیایی" با "خلوص ایزوتوپیک" متفاوت است. عنصر خالص ماده ای است که اتم‌های آن دارای عدد اتمی یکسان یا تعداد پروتون‌های یکسان باشند. در حالیکه از دیدگاه ایزوتوپیک عنصر خالص عنصری است که تنها دارای یک ایزوتوپ پایدار باشد.
برای مثال اگر ۹۹/۹۹٪ اتم‌های یک سیم مسی از اتم‌های مسی که همگی دارای ۲۹ پروتون باشند، تشکیل شده باشد، از دیدگاه شیمیایی خالص است. اما مس از دیدگاه ایزوتوپیک خالص نیست زیرا مس معمولی از دو ایزوتوپ پایدار <chem>^{63}cu</chem>به میزان ۶۹٪ و <chem>^{65}Cu</chem>به میزان ۳۱٪ با تعداد نوترون‌های متفاوت تشکیل شده‌است. برخی عناصر مانند طلای خالص هم از دیدگاه ایزوتوپیک و هم شیمیایی خالص هستند زیرا طلای معمولی تنها دارای یک ایزوتوپ (<chem>^{197}Au</chem>) می‌باشد.
چندین اصطلاح معمولاً برای توصیف خواص فیزیکی و شیمیایی عناصر شیمیایی استفاده می‌شوند.
نخستین وجه تمایز بین فلزات و غیر فلزات، توانایی آن‌ها در رسانایی الکتریکی است. عناصری که توانایی هدایت جریان الکتریسیته را دارند، در گروه فلزات تقسیم‌بندی می‌شوند و عناصری که رسانایی الکتریکی آن‌ها بسیار پایین است، غیر فلزات را تشکیل می‌دهند. در این میان، گروه دیگری از عناصر به نام شبه فلز نیز وجود دارند که خواصی حد واسط بین فلزات و غیر فلزات را نشان داده و به صورت نیم‌رسانا عمل می‌کنند.
معمولاً چنین تمایزاتی را در جدول تناوبی به تفاوت رنگ‌ها نشان می‌دهند. به جز تقسیم‌بندی بر اساس توانایی هدایت جریان الکتریکی، اکتینیدها، فلزهای قلیایی، فلزهای قلیایی خاکی، هالوژن‌ها، لانتانیدها، فلزهای واسطه، فلزهای پسا واسطه و گازهای نجیب نیز در جدول تناوبی حضور دارند.
معیار دیگر برای متمایز کردن عناصر از یکدیگر، حالت ماده یا فاز ماده است. در دما و فشار استاندارد، فازهای متصور برای یک عنصر عبارتند از جامد، مایع و گاز. بیشتر عناصر در دمای مرسوم و فشار اتمسفر، جامد هستند. در حالی که برخی گاز بوده و تنها عناصر مایع در دمای صفر درجه سلسیوس (سی و دو درجه فارنهایت) برم و جیوه هستند. گالیم و سزیم نیز در این دما جامد هستند، اما به ترتیب در دماهای ۲۸/۴ سلسیوس و ۲۹/۸ سلسیوس تبدیل به مایع می‌شوند.
دمای جوش و دمای ذوب را که معمولاً در مقیاس سلسیوس در فشار یک اتمسفر ذکر می‌شوند، می‌توان به عنوان معیاری برای تشخیص عناصر از یکدیگر مورد استفاده قرار داد. این دو معیار برای بسیاری از عناصر محاسبه شده‌اند، اما دمای ذوب و جوش برای بسیاری از عناصر مصنوعی و برخی عناصر پرتوزای بسیار کمیاب شناخته شده نیست. هلیم در صفر مطلق نیز مایع باقی می‌ماند؛ بنابراین برای این عنصر، نقطه ذوب تعریف نمی‌شود و تنها نقطه جوش برای آن معنی‌دار است.شیمی عمومی، چارلز مورتیمر، مرکز نشر دانشگاهی، ویراست ششم
چگالی در دما و فشار استاندارد، برای توصیف و تشخیص عناصر از یکدیگر مورد استفاده قرار می‌گیرد. چگالی معمولاً با واحد g/cm3 بیان می‌شود. از آنجایی‌که تعداد زیادی از عناصر به شکل گاز یافت می‌شوند، چگالی آن‌ها نیز برای حالت گازی، مایع یا شکل جامد آن‌ها به صورت جداگانه بیان می‌شود. برای عناصری که آلوتروپ‌های متفاوت و در نتیجه چگالی‌های متفاوت دارند، معمولاً چگالی یک آلوتروپ به عنوان نماینده چگالی‌های متفاوت آن عنصر عنوان می‌شود. هر چند در صورت نیاز به جزئیات بیشتر می‌توان چگالی هر آلوتروپ را به صورت جداگانه عنوان کرد؛ مثلاً چگالی سه آلوتروپ معروف کربن یعنی کربن آمورفی، گرافیت و الماس به ترتیب ۱/۸–۲/۱، ۲/۲۶۷ و ۳/۵۱۵ g/cm3 می‌باشد.
عناصری که تاکنون به عنوان نمونه عناصر جامد مطالعه شده‌اند، هشت نوع حالت بلور را نشان می‌دهند: مکعبی، مکعبی مرکز-پر، مکعبی وجه-پر، شش وجهی، مونو کلینیک، اورتورومیک و چهار وجهی. برای برخی عناصر مصنوعی پس از اورانیوم، بلورهایی موجود است که از فرط کوچکی نمی‌توان برای آن‌ها ساختار بلوری تعیین نمود.
از بین ۹۴ عنصری که به صورت طبیعی بر روی زمین قرار دارند، ۸۳ عنصر پایدار بوده یا خاصیت پرتوزایی ضعیفی داشته و در دسته عناصر نخستین جای دارند. ۱۱ عنصر باقی مانده نیمه عمری آنقدر کوتاه دارند که نمی‌توانسته‌اند در ابتدای پیدایش سامانه خورشیدی وجود داشته باشند و بنابراین جزو فلزات واسطه هستند. از بین این ۱۱ عنصر ۵ عنصر پولونیوم، رادون، رادیوم، آکتینیوم و پروتاکتینیوم نسبتاً کمیاب و محصول مشترک رادیوم و توریوم هستند. ۶ عنصر دیگر یعنی تکنتیوم، پرومتیوم، استاتین، فرانسیوم، نپتونیوم و پلوتونیوم که به ندرت یافت می‌شوند محصول واپاشی‌های کم‌یاب یا فرایند واکنش هسته ای اورانیوم یا فلزهای سنگین دیگرند.
تمام عناصر دارای عدد اتمی ۱ تا ۴۰ پایدارند. عناصر دارای اعداد اتمی ۴۱ تا ۸۲ به جز تکنتیوم و پرومتیوم متااستیبل می‌باشند که نیم عمر آن‌ها به اندازه ای بلند است (حداقل ۱۰۰ میلیون برابر بیش از سن تخمین زده شده کیهان که ردیابی واپاشی هسته ای آن‌ها هنور به شکل تجربی امکان‌پذیر است. عناصر با عدد اتمی ۸۳ تا ۹۴ به شکلی ناپایدارند که واپاشی آن‌ها قابل ردیابی است. سه عنصر از این عناصر یعنی بیسموت (عنصر ۸۳)، توریوم (عنصر۹۰)، و اورانیوم (عنصر ۹۲) دارای یک یا بیش از یک ایزوتوپ با نیم عمری به اندازه ای بلند هستند که از فرایند هسته زایی ستاره ای که به نوبه خود عناصر سنگین را پیش از پدید آمدن سامانه خورشیدی تولید نموده‌است، باقی مانده‌اند. ۲۴ عنصر باقی مانده (از پلوتونیوم به بعد) عناصر سنگین دارای نیم عمر پایینی هستند که به صورت طبیعی یافت نمی‌شوند.
ویژگی‌های عناصر شیمیایی در جدول تناوبی خلاصه می‌شوند. در این جدول، عناصر به ترتیب عدد اتمی در سطرها و ستون‌هایی جای گرفته‌اند. به هر سطر، یک تناوب و به هر ستون، یک گروه می‌گویند. هر چند پیش از مندلیف، کسانی سعی کرده بودند که این جدول را شکل دهند؛ اما افتخار تهیه آن به نام دیمتری مندلیف، شیمی‌دان روس، به سال ۱۸۶۹ ثبت شده‌است. هدف مندلیف در ابتدا نشان دادن خواص تناوبی عناصر بود. با گذشت زمان و به موازات کشف عناصر تازه، جدول بارها دستخوش تغییر و پالایش شد و مدل‌های نظری نوین برای توضیح رفتار شیمیایی عناصر ارائه شد. امروزه استفاده از جدول تناوبی در محیط‌های آموزشی به امری روزمره تبدیل شده‌است.
نام‌گذاری مواد مختلف که امروزه به نام عنصر شناخته می‌شوند، پیش از ارائه نظریه اتمی آغاز شده بود. بسیاری از فلزات، ترکیب‌ها و آلیاژهایی که در آن زمان از سوی شیمی‌دانان به عنوان عنصر شناخته نمی‌شدند، با توجه به ویژگی‌های زبانی و فرهنگی خاص هر منطقه، دارای نام‌های محلی بودند. حتی پس از شناخته شدن مفهوم عنصر، نام‌های موجود برای عناصر شناخته شده قدیمی مانند جیوه، طلا، نقره، آهن و … در بیشتر کشورهای دنیا حفظ شدند.
به منظور برقراری ارتباط ساده‌تر در بین محافل آکادمیک و نیز به منظور تسهیل اهداف تجاری، نام عناصر قدیمی و همین‌طور عناصری که اخیراً کشف شده‌اند، توسط آیوپاک (اتحادیه بین‌المللی شیمی کاربردی و شیمی محض) و بیشتر با نگاهی مثبت نسبت به زبان انگلیسی به عنوان یک زبان بین‌المللی انتخاب می‌شود؛ مثلاً پذیرش نام طلا (گلد) به جای "Aurum" به عنوان نام عنصر ۷۹ در حالی که نماد آن یعنی «Au» از زبان لاتین وام گرفته شده‌است، حاصل این رویکرد است.
در نیمه دوم قرن بیستم آزمایشگاه‌های فیزیک قادر به ساخت هسته عناصر با نیم‌عمر بسیار کوتاه و در کمیتی‌هایی شدند که در هر بازه زمانی بتوان آن‌ها را ردیابی کرد. این عناصر هم توسط آیوپاک معمولاً با پیشنهاد کاشفان آن‌ها نامگذاری می‌شوند. البته در مورد برخی عناصر با عدد اتمی بزرگتر از ۱۰۳ تا مدت‌ها بحث بر سر این بود که کدام گروه زودتر عناصر مذکور را سنتز کرده‌اند و بنابراین نام‌گذاری آن‌ها تا مدت‌ها به تعویق افتاد.
عناصر شیمیایی طبق قرارداد با نمادهای شیمیایی نشان داده می‌شوند که از یک یا دو حرف ابتدایی از نام انگلیسی (مانند سدیم (Soda))، آلمانی (مانند تنگستن (Wolfram))، لاتین (مانند مس (Cuprum)) آن عنصر تشکیل شده‌است. جدول روبرو نشان دهنده نماد و نام برخی عناصر است که ریشه لاتین دارند. هر چند عناصر بسیاری هستند که نام‌های متفاوتی در زبان‌های مختلف دارند، اما نماد هر عنصر در همه زبان‌ها یکسان است.
به جز نمادهای عناصر، نمادهای دیگری نیز هستند که در شیمی به صورت تک حرفی و با مفاهیم مشخص استفاده می‌شوند؛ مثلاً "X" برای اشاره به عناصر گروه هفتم یعنی هالوژن‌ها، "R" برای اشاره به رادیکال‌ها یعنی مواد مرکب مانند زنجیره‌های هیدروکربنی، "Q" برای نشان دادن گرما در واکنش‌های شیمیایی، "L" برای اشاره به لیگاندها در شیمی معدنی و شیمی فلزی آلی و "M" به صورت عمومی برای نشان دادن فلزات به کار می‌روند. "Ln" نیز یک نماد دو حرفی است که برای اشاره به لانتانیدها استفاده می‌شود.
۱۱۸ عنصر تا سه‌ماهه اول سال ۲۰۱۵ توسط شیمی‌دانان مشاهده شدند. مشاهده به این معناست که حداقل یک اتم از عنصر مورد نظر را بتوان در شرایط معتبر و قابل اطمینان ردیابی کرد. برای نمونه تا امروز تنها سه اتم از عنصر ۱۱۸ ردیابی شده‌است. از این میان آیوپاک تنها ۱۱۲ عنصر ابتدایی به همراه عناصر شماره ۱۱۴ و ۱۱۶ را به رسمیت شناخته‌است.«Tableau périodique standard de l'UICPA du 22/06/2007» (Archive • Wikiwix • Que faire ?). Consulté le 2013-03-26: l'élément 112 n'y figure pas encore car il n'a été reconnu qu'en juin 2009a et b http://www.iupac.org/news/news-detail/article/element-114-is-named-flerovium-and-element-116-is-named-livermorium.html [archive]
از میان نود و چهار عنصری که در طبیعت یافت می‌شوند، شش عنصر یعنی عناصر تکنسیم، پرومتیم، استاتین، پلوتونیم، فرانسیم و نپتونیم تنها به صورت رادیوایزوتوپ طبیعی در مقادیر بسیار ناچیز یافت می‌شوند.(en) G. R. Burbidge et al. , "Californium-254 and Supernovae" , Physical Review, vol. 103, 1956, p. 1145 PDF texte intégral [archive], lien DOI تمام این شش عنصر به علاوه عنصری بنام کالیفرنیم در فضا نیز ردیابی شده‌اند. ۲۲ عنصر دیگر که نه بر روی زمین و نه در فضا یافت نمی‌شوند، به‌طور مصنوعی از عناصر سبک‌تر و به روش همجوشی هسته‌ای ساخته می‌شوند.
همان‌طور که اشاره شد تنها ۴٪ مواد موجود در کیهان از اتم و یون تشکیل شده و به عنوان عنصر قابل شناسایی هستند. بقیه ماده موجود در کائنات که ۱۵٪ مواد موجود را تشکیل می‌دهد، ماده تاریک است که ماهیت آن بر ما شناخته شده نیست اما می‌دانیم که از اتم‌های عناصر شیمیایی تشکیل نشده‌اند زیرا حاوی پروتون، نوترون و الکترون نیستند.
بر اساس مدل استاندارد کیهان‌شناسی، فراوانی نسبی ایزوتوپ‌های ۹۴ عنصر در جهان هستی حاصل چهار پدیده است:(en) Abondance des éléments dans l'espace et nucléosynthèse
هیدروژن فراوان‌ترین عنصر موجود در همه جهان است. پس از آن، هلیم، اکسیژن و کربن، بیشترین فراوانی را در جهان دارند.
فراوان‌ترین عنصر در کره زمین و اتمسفر آن، اکسیژن با درصد جرمی ۴۹/۲ درصد است. اما فراوان‌ترین عنصر در لایه‌های مختلف کره زمین (هسته، پوسته و گوشته) آهن با درصد جرمی ۴/۷ درصد است.
مهندسی مکانیک شاخه‌ای از مهندسی است که فیزیک مهندسی و ریاضیات را با دانش مواد تلفیق کرده و با طراحی، آنالیز و ساخت سیستم‌های مکانیکی سروکار دارد. این رشته قدیمی‌ترین و گسترده‌ترین علوم مهندسی است و به مادر علوم مهندسی مشهور است. مهندسی مکانیک نیازمند درک مفاهیمی همانند استاتیک، دینامیک، ترمودینامیک، مقاومت مصالح، دانش مواد، آنالیز سازه‌ها و الکتریسیته و برسی حرکت و ایستایی جامدات و سیالات و تولید، تبدیل و انتقال انرژی است.
علاوه بر مفاهیم اصلی، مهندسین مکانیک ابزارهایی مانند طراحی به کمک رایانه، ساخت به کمک رایانه و مدیریت چرخه‌عمر محصول را برای طراحی تجهیزات و ماشین‌آلات صنعتی، سیستم‌های گرمایشی و سرمایشی، سیستم‌ها و قطعات اتوموبیل‌ها، هواپیماها، شناورها، سیستم‌های رباتیک، تجهیزات پزشکی و جنگ‌افزارها به‌کار می‌گیرند.
مهندسی مکانیک ابتدا در انقلاب صنعتی اول در قرن ۱۸ میلادی به عنوان یک شاخهٔ مجزا شناخته شد؛ اما توسعه آن چندین سال طول کشید. علم مهندسی مکانیک در قرن ۱۹ میلادی در نتیجهٔ پیشرفت‌های فیزیک توسعه پیدا کرد. این علم به‌طور پیوسته‌ای تکامل یافته تا پیشرفت‌های فناوری را به‌کار گیرد و امروزه مهندسان مکانیک به دنبال گسترش دانش در رشته‌هایی مانند مواد مرکب، مکاترونیک و نانوتکنولوژی هستند.
کاربرد مهندسی مکانیک را می‌توان در آرشیوهای جوامع مختلف قدیمی و قرون وسطی مشاهده نمود. در دوران کهن، در خاور نزدیک شش ماشین ساده شناخته شده بودند. گُوِه و سطح شیب دار هر دو از ازمنه پیش از تاریخ شناخته شده بودند. چرخ و سازوکار چرخ و محور در هزارهٔ پنجم ق. م در بین‌النهرین (عراق کنونی) اختراع گردید. در حدود ۵ هزار سال پیش سازوکار اهرم در خاور نزدیک برای کاربری در ترازوی ساده، و در مصر برای حرکت دادن اشیاء حجیم به‌وجود آمد. همچنین در حدود …۳ سال ق.م. در بین‌النهرین، اهرم در نخستین جرثقیل به نام شادوف که برای بالا کشیدن آب بکار برده می‌شد، مورد استفاده قرار گرفت. قدیمی‌ترین مدارک در مورد قرقره‌ها به اوایل هزاره دوم قبل از میلاد در بین‌النهرین برمیگردد.
نخستین ماشینهای کاربردی که با نیروی آب کار می‌کردند یعنی چرخ آبی و آسیاب آبی در سده ۴ ق.م. در امپراتوری ایران در ایران و عراق امروزی، ظاهر شدند. در سنت غرب علم مکانیک تحت نفوذ کارهای ارشمیدس (۲۸۷–۲۱۲ ق. م) در یونان کهن قرار گرفته‌است. در زمان تسلط رومیان بر مصر، نخستین دستگاهی که با نیروی بخار کار می‌کرد بنام آیولیپایل توسط هرون اسکندرانی (حدود ۱۰–۷۰ م) ساخته شد."Heron of Alexandria". Encyclopædia Britannica 2010 - Encyclopædia Britannica Online. Accessed: 9 May 2010. در چین، ژَنگ هِنگ (۷۸–۱۳۹ م) طرحی پیشرفته تر از ساعت آبی ارائه داده، لرزه سنج را اختراع نمود، و ما جون (۲۰۰–۲۶۵ م) ارابه ای با چرخ دنده‌های دیفرانسیل اختراع نمود. ستاره‌شناس و مهندس چینی سو سانگ (۱۰۲۰–۱۱۰۱ م) در قرون وسطی و دو سده قبل از کاربری چرخ دنگ در ساعتهای اروپائی، یک سازوکار چرخ دنگ را در ساختمان برج ساعت نجومی خود بکار گرفت. وی همچنین مخترع نخستین چرخ زنجیر دورانی برای انتقال نیرو می‌باشد.Needham, Joseph (1986). "Science and Civilization in China: Volume 4". Taipei: Caves Books, Ltd.
در دوران طلایی تمدن اسلامی (سده‌های ۷ تا ۱۵ میلادی)، مخترعان مسلمان تأثیر شایانی بر فن آوری مکانیک گزاردند. یکی از آنان بنام بدیع الزمان ابوالعز بن اسماعیل بن رزازجَزَری کتاب معروف خود را با عنوان «مبانی نظری و عملی مهندسی مکانیک در تمدن اسلامی» در سال۱۲۰۶ نگاشته و طرح‌های مکانیکی فراوانی را ارائه داد. جَزَری همچنین بعنوان نخستین طراح ابزاری همچون میل لنگ و میل بادامک که امروزه اساس سازوکارهای فراوانی می‌باشند، شناخته می‌شود.
سده ۱۷ میلادی شاهد پیشرفتهای مهمی در اصول اساسی مهندسی مکانیک در انگلستان بود. در این سدهآیزاک نیوتن قوانین حرکت نیوتن را ارائه داده حساب دیفرانسیل و انتگرال را بعنوان اساس ریاضیِ علم فیزیک ابداع نمود. در بدو امر نیوتن در چاپ و انتشار کارهای خود مردد بود، لکن، بالاخره چند تن از همکارانش همچون ادموند هالی او را متقاعد به چاپ آثارش نمودند تا جامعه بشری از این آثار بهره‌مند گردد. گوتفرید ویلهلم لایبنیتس نیز بعنوان مبتکر حساب دیفرانسیل و انتگرال در این عصر شناخته شده‌است.
در اوائل انقلاب صنعتی در سده ۱۹، ساخت ماشین ابزار در کشورهای انگلستان، آلمان و اسکاتلند توسعه یافت. این امر باعث شناخته شدن مهندسی مکانیک به عنوان رشتهٔ مجزایی در مهندسی گردید. در پی آمد این گسترش، ماشینهای ساخت و تولید، و انواع موتورها جهت نیرو دادن به این ماشینها به‌وجود آمدند. نخستین انجمن مهندسان مکانیک بنام در ۱۸۴۷ در انگلستان تشکیل گردید. متعاقباً، سی سال بعد، نخستین انجمن حرفه ای همانند بنام توسط مهندسان عمران تشکیل گردید. در قاره اروپا، یوهان فون زیمرمن (۱۸۲۰–۱۹۰۱) نخستین کارخانه ساخت ماشین‌های تراش را در سال ۱۸۴۸ در شهر کمنیتس آلمان برپا نمود.
در ایالات متحده آمریکا، پس از تأسیس انجمن مهندسان عمران آمریکا در سال ۱۸۵۲ و در سال۱۸۷۱، انجمن مهندسان مکانیک آمریکا بعنوان سومین انجمن مهندسی آمریکا در سال ۱۸۸۰ تشکیل گردید. نخستین دانشگاه هائی که در این کشور دوره‌های مهندسی ارائه دادند، عبارت بودند از آکادمی نظامی ایالات متحده آمریکا در سال ۱۸۱۷، دانشگاه نورویچ در سال ۱۸۱۹ و مؤسسه پلی تکنیک رنسلر در سال ۱۸۲۵.
مهندسی مکانیک رشته‌ای دانشگاهی است که به بررسی تأثیر نیرو بر وضعیت حالت‌های مختلف ماده می‌پردازد. اگر ماده، از نوع جامد باشد، اعمال نیرو می‌تواند سبب حرکت جسم شود یا سبب تغییر شکل جسم شود. علمی که به بررسی ارتباط نیرو با حرکت می‌پردازد، دینامیک نام دارد و علمی که به بررسی ارتباط نیرو و تغییر شکل، می‌پردازد، مقاومت مصالح نام دارد؛ بنابراین هدف دسته ای از مهندسان مکانیک این است که با استفاده از اصول دینامیک به طراحی، تحلیل و ساخت مکانیزم‌های مکانیکی، ربات‌ها و همچنین تحلیل سینماتیکی و دینامیکی انواع ماشین‌ها بپردازند. بررسی سینماتیک ماشین‌ها (نظیر محاسبه موقعیت، شتاب و سرعت مکانیزم‌های مختلف) و دینامیک ماشین‌ها (نظیر محاسبه نیروهای دینامیکی، وجود نابالانسی و روش‌های بالانس کردن) از دیگر اهداف مهندسان مکانیک است. هدف دیگری که در مهندسی مکانیک دنبال می‌شود، این است که با استفاده از اصول علم مقاومت مصالح دریابد که یک سازه یا ماشین تحت نیروهای اعمال شده، چه طور تغییر شکل می‌یابد یا به این سؤال جواب دهد که آیا این جسم، تحت نیروهای اعمال شده، می‌شکند یا خیر؟ اصولاً از آنجا که تحلیل شکست در مواد به خواص درونی آن‌ها ارتباط دارد، هدف دیگر مهندسان مکانیک فراگیری علم مواد و استفاده از اصول آن برای تحلیل خواص فیزیکی و مکانیکی مواد و تأثیر آن‌ها در تحمل نیروهای مختلف و همچنین چگونگی فرایندهای ساخت و چگونگی تشکیل آلیاژهای مختلف مواد است.
هدف دیگر مهندسان مکانیک، تحلیل تأثیر نیرو بر حالت‌های غیر جامد مواد یا سیالات است. به علمی که به تحلیل سینماتیکی و دینامیکی جریان‌های سیال می‌پردازد، مکانیک سیالات می‌گویند. مکانیک سیالات کاربردهای بسیاری دارد. از سیستم‌های میکروبیولوژی در بدن انسان (خون خود یک سیال است و قلب به مانند یک پمپ عمل می‌کند) تا نیروی پیشرانش فضاپیماها به این علم مرتبط می‌شود. هدف مهندسان مکانیک از تحلیل سیالات این است که بتوانند جریان‌های داخلی (مانند جریان در لوله‌های انتقال آب، جریان خون در رگ‌ها)، جریان‌های خارجی، (مانند جریان هوا در هواپیما که باعث تعادل آن می‌شود)، جریان‌های پتانسیل (مانند جریان هوای مکیده شده توسط جارو برقی)، جریان کانال باز (مانند جریان سیال در رودخانه‌ها و کانال‌های انتقال آب)، جریان مافوق صوت (مانند جریان سیال در هواپیماهای مافوق صوت) سیال در حالت ایستا (مانند جریان سیال پشت سدها) و در نهایت ماشین‌های آبی یا توربوماشین‌ها (پمپ‌ها، توربین‌ها، کمپرسورها و فن‌ها) را تحلیل کنند.
هدف دیگر مهندسان مکانیک، بررسی ارتباط تغییرات دما با خواص سیالات است که به علم ترمودینامیک مرتبط می‌شود. علم ترمودینامیک، یکی از بنیادی‌ترین، قوانین حاکم بر طبیعت است. با استفاده از قوانین اول و دوم ترمودینامیک، می‌توان بسیاری از سیستم‌ها رو تحلیل نمود و حتی برای بیشترین کاری که می‌توان از سیستم گرفت کران مشخص نمود. هدف مهندسان مکانیک از فراگیری علم ترمودینامیک، فراگیری چرخه‌های گازی (به مانند چرخه‌های استفاده شده در هواپیماها)، چرخه‌های بخار (که در نیروگاه‌های بخار برای تولید برق کاربرد دارند)، چرخه‌های تبرید (به مانند یخچال‌ها و فریزرها)، تحلیل فریند ترکیب گازها، موتورهای احتراق داخلی و تهویه مطبوع (که اصول کار وسایل خنک‌کننده (مانند کولرهای آبی و گازی) و وسایل گرم‌کننده (مانند بخاری‌ها) و همچنین محاسبه بار سرمایش و گرمایش ساختمان را توضیح می‌دهد) است.
هدف دیگر مهندسان مکانیک بررسی فرایندهای انتقال حرارت است. فرایندهای انتقال حرارت، عمدتاً به سه دسته رسانش، همرفت و تابش تقسیم می‌شوند. هدف اصلی مهندسان مکانیک از فراگیری این علم، طراحی مبدل‌های حرارتی (که برای خنک سازی استفاده می‌شوند) طراحی عایق حراراتی، طراحی پره‌های انتقال حرارت با توجه به مکانیزم‌های اصلی انتقال حرارت است. علم انتقال حرارت، در تهویه مطبوع، تحلیل و بهره‌برداری از انرژی خورشیدی و مهندسی پزشکی کاربرد بسیاری دارد. معادلات حاکم بر انتقال حرارت رسانش، در حالت پایدار، یک بعدی، دو بعدی، سه بعدی و حالت گذرا، شبیه‌سازی مسائل انتقال حرارت با مقاومت‌های حرارتی، روش‌های عددی برای حل معادله انتقال حرارت رسانایی دوبعدی پایدار، انتقال حرارت رسانش گذرا و روش‌های عددی برای حل معادلات حاکم بر آن، انتقال حرارت همرفت اجباری در جریان‌های داخلی و خارجی، انتقال حرارت همرفت آزاد در جریان‌های خارجی، جوشش و چگالش، انتقال حرارت تشعشعی از مفاهیمی هستند که مهندسان مکانیک در این علم فرا می‌گیرند.
عموماً هنگامی که سیستم‌های مکانیکی در حالت تعادل قرار نداشته باشند، می‌توانند حول نقطه تعادل ارتعاش کنند. یکی از اهداف اصلی دیگر مهندسان مکانیک، تحلیل ارتعاشات سیستم‌های مکانیکی است. ارتعاشات، عمدتاً پدیده ای نامطلوب است؛ مثلاً هنگامی که در ماشین نشسته‌اید، ارتعاشات زیاد ماشین، سبب ناخرسندی و عدم آسایش شما می‌شود؛ بنابراین، وظیفه سیستم تعلیق اتومبیل این است که ارتعاشات را تا حد ممکن نرم کند؛ بنابراین یکی از اهداف اصلی مهندسان مکانیک این است که این ارتعاشات را تحلیل کند و به علمی که این ارتعاش را تحلیل می‌کند، ارتعاشات مکانیکی می‌گویند. هدف اصلی مهندسان مکانیک از فراگیری این علم، این است که ارتعاشات را تا حد ممکن با توجه به منبع اصلی آن، نرم کنند. همچنین بسیاری از سیستم‌های مکانیکی، در صورتی که نیروی تحریک کننده با فرکانس مشخصی به آن وارد شود، دامنه ارتعاشات بسیار بزرگی خواهند داشت و عملاً نابود می‌شوند. (به این فرکانس، فرکانس طبیعی می‌گویند). بنابراین یکی دیگر از اهداف علم ارتعاشات این است که ماشین‌های مکانیکی، طوری طراحی شوند که فرکانس نیروی تحریک، فاصله زیادی از فرکانس طبیعی داشته باشد. (این موضوع در طراحی پل‌ها، زیردریایی‌ها، هواپیماها، تیرها و بسیاری از ماشین‌ها مهم است) روش‌های مختلف محاسبه فرکانس‌های طبیعی سیستم‌های یک درجه آزادی، ارتعاشات آزاد با میرایی، مدل‌سازی ارتعاشاتی سیستم‌ها، ارتعاشات اجباری سیستم‌های یک درجه آزادی، ارتعاشات گذرای سیستم‌های یک درجه آزادی و مفهوم ضربه و شاک، ارتعاشات سیستم‌های چند درجه آزادی، ارتعاشات سیستم‌های پیوسته، معادلات لاگرانژ برای سیستم‌های چند درجه آزادی، خواص ارتعاشاتی سیستم‌های خطی از مفاهیم اصلی این علم است.
هدف دیگر مهندسان مکانیک این است که بتوانند متغیرهای حالت اصلی سیستم خود را به صورت اتوماتیک، دلخواه تغییر دهند یا سیستم را در هر وضعیتی، به حالت تعادل خود بازگردانند (مثلا یک آونگ). به علمی که این موارد را بررسی می‌کند، علم کنترل خودکار می‌گویند. علم کنترل نه تنها در مهندسی مکانیک مهم است، بلکه در بسیاری دیگر از شاخه‌های مهندسی نظیر برق، هوافضا، شیمی نیز دارای اهمیت است. بررسی پاسخ زمانی سیستم با اعمال کنترلر، محاسبه پایداری سیستم، محاسبه خطای حالت ماندگار، بررسی پاسخ فرکانسی سیستم و طراحی کنترلر از مباحث اصلی این علم است. علم کنترل، در طراحی و ساخت ربات‌ها، حرکت ربات‌ها، حفظ تعادل در ربات‌ها، خودروهای خودران، هدایت و ناوبری، اینترنت اشیاء کاربرد دارد.
تحلیل و طراحی مدارهای الکتریکی آنالوگ نیز، علم دیگری است که به مهندسان مکانیک این توانایی را می‌دهد که بتوانند، مدارهای تک حلقه، چند حلقه، سه فاز، القاکنایی متقابل، مدارهای ترانزیستوری و دیودی را تحلیل کنند. هدف مهندسان مکانیک، از فراگیری این علم این است که بتوانند کنترلرهای مناسبی را با استفاده از مدارهای الکتریکی بسازند.
عموماً انرژی الکتریکی و مکانیکی دوگونه انرژی متداول در زندگی بشر هستند و ماشین الکتریکی، وسیله ای است که می‌تواند این انرژی‌ها را به یکدیگر تبدیل کند؛ بنابراین، یکی از اهداف مهندسان مکانیک، طراحی موتورهای الکتریکی، ژنراتورها و ترانسفورماتورها است. و علمی که به مهندسان مکانیک امکان فراگیری اصول تبدیل انرژی‌های الکتریکی و مکانیکی را فراهم می‌کند، ماشین‌های الکتریکی نام دارد.
از دیگر اهداف مهندسان مکانیک، این است که اجزای مکانیکی ماشین‌ها را طراحی کنند و علم طراحی اجزاء ماشین، علمی است که به طراحی پیچ‌ها، فنرها، جوش‌ها، یاتاقان‌های غلتشی و لغزشی، اجزاء انعطاف‌پذیر (نظیر تسمه‌ها و زنجیرها)، ترمزها و کلاچ‌ها، چرخ طیارها، بادامک و پیرو، کوپلینگ‌ها و چرخ دنده‌ها می‌پردازد.
زمینه‌های فعالیت مهندسی مکانیک به‌طور جامع‌تر عبارت‌اند از:
چشم‌انداز شغلی مهندسان مکانیک، امیدبخش و با استحکام است. برای مثال، در ایالات متحد آمریکا، رشد شغل‌ها و حرفه‌های مربوط به مهندسی مکانیک، هر سال حدود ۱۶٪ (۳۵ هزار شغل) است و انتظار می‌رود این آهنگ رشد تا سال‌های آینده حفظ شود.
مهندسان مکانیک از روزگاران گذشته تا به امروز، اغلب در بخش‌های صنعتی زیر نقش عمده‌ای ایفا می‌کنند:
هوا فضا، خودروسازی، واحدهای شیمیایی، فناوری نانو، رایانه و الکترونیک، ساختمان‌سازی، انواع فراورده‌های مصرفی، انرژی، رباتیک، مشاوره مهندسی و بخش‌های دولتی.همچنین صنعت پزشکی و داروسازی، فرصت‌های شغلی هیجان‌انگیزی را برای مهندسان مکانیک به وجود آورده‌اند تا نیروها و دانش‌های زیستی را در هم بیامیزند.
همچنین فرصت شغلی این رشته در ایران نسبت به رشته‌های دیگر بسیار مناسب است.
مهندسی مکانیک شباهت‌های زیادی با مهندسی هوافضا، مهندسی مکاترونیک و مهندسی خودرو دارد. همچنین با رشته‌هایی مانند مهندسی عمران، مهندسی راه‌آهن، مهندسی برق، مهندسی پزشکی (بیومکانیک)، مهندسی متالورژی، مهندسی رباتیک، مهندسی شیمی، مهندسی نفت، مهندسی دریا، مهندسی صنایع، مهندسی معدن و مهندسی مکانیک بیوسیستم مرتبط است و هم‌پوشانی دارد.
شهر بَلخ (، "Bakhlo") یا شهر باختر یا باکترا یا بکتریا (، "Báktra"؛ لاتین: Bactra) که به نام زری‌اسپه (Zariaspa) نیز آمده‌است، از شهرهای مهم افغانستان که امروزه در فاصله ۲۰ کیلومتری از مزار شریف مرکز ولایت بلخ در شمال افغانستان واقع شده‌است. این شهر پایتخت دولت یونانی باختر بود.Doumanis, Nicholas. "A History of Greece" Palgrave Macmillan, 16 dec. 2009 p 64 بلخ از شروع تاریخ نخستین، مرکز باستانی بودیسم، اسلام و زرتشت و یکی از شهرهای مهم ولایت خراسان بزرگ در گذشته بوده‌است.
این شهر باستانی بیشتر به عنوان مرکز و پایتخت باکتریا یا تخارستان شناخته می‌شد. مارکو پولو بلخ را به عنوان «شهری باشکوه و بزرگ» توصیف کرده‌است. اکنون از بلخ جز انبوهی از ویرانه‌ها، در حدود ۱۲ کیلومتری کناره راست رودخانه بلخ چیزی باقی نمانده‌است.
نام باختری بلخ به‌صورت (βαχλο) است. در متون پارسی میانه به‌صورت باکسل (𐭡𐭠𐭧𐭫) به زبان پارسی باستان به‌شکل باختری (𐎲𐎠𐎧𐎫𐎼𐎡𐏁) در زبان اوستایی به‌صورت (𐬠𐬁𐬑𐬜𐬌‎) به زبان سانسکریت بلهیکه (Bahlīka) و در زبان ارمنی (Bahl) آمده‌است.
باختر(باکتر) به قولی کهن‌ترین شهر تاریخ جهان است که پیشینهٔ آن به هزاران سال قبل از میلاد برمی‌گردد و یکی از شهرهای مهم پادشاهی ایران باستان بود.
باختر(باکتر) نخستین شهری است که قبایل ایرانی از بین سال‌های ۲۰۰۰ تا ۱۵۰۰ قبل از میلاد از شمال آمو دریا به آن نقل مکان کردند.Nancy Hatch Dupree, "An Historical Guide to Afghanistan", 1977, Kabul, Afghanistan عربها به دلیل "دیرینگی" این شهر، آن را "ام‌البلاد" یا "مادر شهرها خوانده" اند. این شهر به‌طور سنتی مرکز زرتشتیان بود."The Greeks in Bactria and India". William Woodthorpe Tarn. 1st Edition, 1938; 2nd Updated Edition, 1951. 3rd Edition, updated with a Preface and a new bibliography by Frank Lee Holt. Ares Publishers, Inc. , Chicago. 1984. (1984), pp. 114–115 and n. 1. نام "زریاسپا"، که یا یک نام جایگزین برای بلخ یا بخشی از شهر است، ممکن است از آتشکده مهم زرتشتیان آذر-آسپ گرفته شده باشد. بلخ به عنوان مکانی که زرتشت برای نخستین بار دین خود را موعظه می‌کرد، و همچنین مکانی که درگذشت، قلمداد می‌شد.
از آنجا که هندوایرانی‌ها اولین پادشاهی خود را در بلخ بنا کردند (باکتریا، بکتر، داکسیا، بوخدی) برخی از محققان بر این باورند که از این منطقه بود که موج‌های مختلف هندوایرانیان (اقوام آریایی) به شمال‌شرقی ایران و منطقه سیستان پخش شدند. تغییرات آب و هوایی منجر شد که این منطقه که در زمان باستان بسیار حاصل‌خیز بود، به بیابان تبدیل شود. در افسانه‌ها تأسیس این شهر به کیومرث، اولین پادشاه جهان در اساطیر ایرانی نسبت داده شده‌است؛ و حداقل مسلم است که در اوایل رقیب شوش، اکباتانا، نینوا و بابل بود.
بیشتر از ۲۰٫۰۰۰ ابزار سنگی بدست‌آمده از آق‌کُپرُک (در ولایت بلخ) آن‌چنان ماهرانه ساخته شده‌اند که باستان‌شناسان اغلب از سازندگان این ابزار در آق‌کُپرُک به عنوان «میکل‌آنجلوهای دورهٔ پارینه‌سنگی فوقانی» یاد می‌کنند. آثار بدست‌آمده از آق‌کُپرُک متعلق به یک دورهٔ فرهنگی است که ۵۰۰۰ سال، از حدود ۲۰٫۰۰۰ تا ۱۵٫۰۰۰ سال پیش طول کشید. در دوره‌ای که هنرمندی ناشناس چهرهٔ یک مرد (یا یک زن؟) بر روی سنگ آهک کوچکی تراشیده - و یکی از نخستین ترسیم‌های چهرهٔ انسان ساخت دست است که به ما رسیده‌است.
اگرچه ترسیم‌هایی دیگر از استخوان و سفال در چکسلواکیا و فرانسه در دوره‌ای مشابه ساخته شده‌اند، اما بقایای حجاری‌های آق‌کُپرُک هنوز یکی از قدیمی‌ترین ترسیم‌های شناخته‌شده از چهرهٔ انسان است که تا به کنون کشف شده‌است. اما چرا این کنده‌کاری صورت گرفته؟ شاید پاسخ این پرسش را هرگز نیابیم.
شهرنشینی باستانی مرگوش و بلخ همچنین شناخته شده به عنوان "تمدن آمودریا" برجسته‌ترین تمدن باستانی فرهنگ عصر برنز در آسیای میانه است، که قدمت آن تقریباً حدود ۲۲۰۰–۱۷۰۰ پیش از میلاد است. گستره این تمدن بزرگ شامل نمازگاه تپه در ترکمنستان امروزی، باخلو در شمال افغانستان، جنوب ازبکستان و تاجیکستان غربی، در منطقه بلخ باستان (باکتریا) می‌باشد. این مکان‌ها توسط ویکتور سیریانیدی (۱۹۷۶) باستان‌شناس شوروی کشف و نامگذاری شد. باکتریا نام یونانی ناحیه باخلو (بلخ امروزی) در شمال افغانستان کنونی بود و مرگوش نام یونانی ساتراپی فارسی مارگو به مرکزیت مرو در ترکمنستان امروزی بود.
مورخ قدیم یونان "ستیاس" در ۴۰۰ پیش از میلاد (به دنبال دیودور سیسیلی) ادعا کرد که نینوس پادشاه افسانه‌ای آشور، اوکسیارت پادشاه باختر را در سال ۲۱۴۰ پیش از میلاد (۱۰۰۰ سال قبل از جنگ تروا) شکست داده‌است. از زمان کشف رمزگشایی خط میخی در قرن نوزدهم، کشف سوابق واقعی دولت‌های یونانی بلخ و آشور امکان‌پذیر شد. با این حال، مورخان ارزش کمی برای این دولت یونانی قائل هستند.
به گفته برخی از نویسندگان، باختر میهن قبایل هند و اروپایی بود که حدود ۲۵۰۰–۲۰۰۰ قبل از میلاد به جنوب‌غربی سوی ایران امروز و شمال غربی سوی هند و پاکستان امروزی نقل مکان کردند. که بعداً به ساتراپی‌های شمالی شاهنشاهی هخامنشی تبدیل شد.کاتیریل (١٩٩٨), ص. ٥٨) پیامبر زرتشت در این مناطق، جایی که خاک حاصل‌خیز بلخ توسط صحرای توران احاطه شده بود، متولد شد و اولین پیروان خود را بدست آورد. زبانی که آن‌ها صحبت می‌کردند اوستایی بود، زبان قدیمی‌ترین بخشهای اوستای زرتشتی و یکی از زبان‌های قدیمی هند و اروپایی.
زمانی نظریه اینکه باختر جزو امپراتوری مادها بوده توسط ای. هرزفیلد پیشنهاد شد. در قرن ۶ پیش از میلاد باختر توسط کوروش به امپراتوری هخامنشی ضمیمه شد و همراه با مرگوش دوازدهمین ساتراپی هخامنشیان را تشکیل داد.پی. لیریخ، "باختر، دوره پیش از اسلام." "دانشنامه ایرانیکا", جلد. ٣, ١٩٩٨. پس از اینکه داریوش سوم توسط اسکندر بزرگ شکست خورد و در هرج و مرج بعدی کشته شد، قاتل وی بسوس، ساتراپ باختر، سعی کرد نقشه استقلال باختر را در ساتراپی خود سازمان دهد اما توسط دیگر جنگ سالاران اسیر شده و به اسکندر تحویل داده شد.هولت (٢۰۰٥), صص. ۴١–۴٣.
اسکندر مقدونی سغدیانه و پارس را فتح کرد. با این حال، در جنوب، قبل از اینکه به آمودریا برسد، با مقاومت شدیدی برخورد نمود. پس از دو سال جنگ باختر توسط مقدونی‌ها اشغال شد، اما اسکندر هرگز با موفقیت مردم را تحت سلطه خود درآورده نتوانست. پس از مرگ اسکندر، سرانجام امپراتوری مقدونیه بین ژنرال‌های اسکندر تقسیم شده، باختر جزو قلمرو سلوکوس اول، بنیانگذار امپراتوری سلوکی شد.
"ثروتمندترین امپراطوری معروف هزار شهر باخترجاستینوس XLI 1.8."
سلوکوس بدنبال ادامهٔ سیاست‌های اسکندر با اپامه دختر اسپیتامن یکی از دشمنان اسکندر در سرزمین باختر ازدواج کرد. تا سلسله‌ای را بنیان نهد که آمیزه‌ای از نژاد ایرانی و مقدونی باشد. او جهت ایجاد وحدت در قلمرو خود، به احداث شهرهای یونانی‌نشین پرداخت. مشکلاتی که امپراتوری سلوکی با آن مواجه بود، جنگ با بطلیموس دوم مصر بود. این جنگ به دیودتس، والی باختر فرصت لازم برای اعلام استقلال (حدود ۲۵۵ پ. م) را داد. وی سغدیانه را تسخیر نموده پادشاهی یونانی بلخ را بنیانگذاری نمود. دیودتس و جانشینان وی توانستند خود را در برابر حملات سلوکی‌ها حفظ کنند به ویژه از حملات آنتیوخوس سوم بزرگ، که در نهایت وی را شکست دادند (حدود ۱۹۰ پیش از میلاد).
یونانیان بلخ چنان قدرتمند بودند که توانستند قلمرو خود را تا هند گسترش دهند:
شهر بلخ بخاطر دو راهب بزرگ بودایی افغانستان - تروپوسا و بهالیکا در کشورهای بودایی مشهور است. دو "استوپا" بر فراز مقبره آن‌ها وجود دارد. طبق یک افسانه، بوداییسم توسط بالیکا، شاگرد بودا در بلخ معرفی شد و این شهر نام خود را از او گرفته‌است. وی یک بازرگان منطقه بود و از بوده گایا آمده بود. در ادبیات، بلخ به عنوان "Balhika ,Valhika یا Bahlika نام برده شده‌است". اولین ویهارا در بلخ پس از بازگشت بالیکا بعد از راهب شدن برای وی ساخته شد. هنگامی که شوان‌زانگ در سال ۶۳۰ از بلخ بازدید کرد، آنجا یک مرکز شکوفای هینایانا بودیسم بود. طبق "خاطرات" شوان‌زانگ، در زمان بازدید وی در قرن هفتم میلادی، حدود صد صومعه بودایی در این شهر یا مجاورت آن وجود داشته‌است. ۳۰۰۰ راهب و تعداد زیادی "استوپا" و سایر بناهای مذهبی وجود داشتند.
همان‌طور که مورخ عرب المقریزی ثبت کرده‌است، یک جامعه یهودی باستان در بلخ وجود داشته‌است، این جامعه با انتقال یهودیان به بلخ توسط پادشاه آشور سناخریب تأسیس شده‌است. جغرافیدانان عرب به وجود باب‌الیهود (دروازه یهودیان) و الیهودیه (شهر یهودی) در بلخ گواهی کرده‌اند. روایات اسلامی بیان می‌کنند که پیامبر ارمیا به بلخ گریخت و حزقیال در آنجا دفن شد. این اجتماع یهودی در قرن یازدهم مورد توجه قرار گرفت زیرا یهودیان این شهر مجبور شدند باغی را برای سلطان سلطان محمود غزنوی نگهداری کنند که برای آن مالیات ۵۰۰ درهم پرداخت کردند. طبق تاریخ شفاهی یهودیان، تیمور یک چهارم شهر را به یهودیان بلخ با یک دروازه برای بستن آن داد.
جامعه یهودیان در بلخ تا اواخر قرن نوزدهم گزارش می‌شد، در حالی که یهودیان هنوز در یک محله ویژه شهر سکونت داشتند.
نخستین حملهٔ مسلمانان به بلخ در سال ۶۵۲ م. (۳۲ ه‍.ق) به سرکردگی احنف بن قیس بود. در سال ۴۳ ه‍.ق دوباره بتصرف مسلمانان درآمد ولی در زمان قتیبة بن مسلم (متوفی بسال ۹۶ ه‍.ق) بود که کاملاً مغلوب آنان شد. در دورهٔ اعراب، یعنی در قرون وسطی، بلخ همراه با هرات، نیشابور و مرو یکی از چهار قسمت (چهار ربع) خراسان بود.
در سال ۱۱۸ ه‍.ق اسدبن عبدالله قسری پایتخت خراسان را از مرو به بلخ انتقال داد و شهر رونق یافت. در سال ۲۵۶ ه‍.ق این شهر بتصرف یعقوب لیث صفاری درآمد. در سال ۲۸۷ ه‍.ق عمرو لیث صفاری نزدیک بلخ مغلوب اسماعیل سامانی شد و به قتل رسید و بلخ تحت حکومت سامانی درآمد. در سال ۴۵۱ ه‍.ق سلجوقیان تصرفش کردند و در سال ۵۵۰ ه‍.ق بدست ترکان غز افتاد. در سال ۶۱۷ ه‍.ق) با وجود اینکه بلخ تسلیم چنگیز مغول شد، مغولان همه مردم شهر از زن و مرد و کودک را از شهر بیرون آورده و همه را کشتند به‌طوری که تا مدت‌ها حیوانات وحشی از گوشت آن‌ها تغذیه می‌کردند و سپس شهر را آتش زده و کاملاً تخریب نمودند.تاریخ جهانگشای جوینی - عطاملک جوینی - شابک ۶-۱۲۴-۳۶۳-۹۶۴-۹۷۸ صفحه: ۲۰۸ در دورهٔ تیموریان (۷۷۱ – ۹۱۱ ه‍.ق) تا اندازه‌ای شکوه گذشته را بازیافت ولی پس از بنای مزارشریف در بیست کیلومتری آن، بلخ رو به انحطاط گذاشت. خرابه‌های بلخ قدیم اکنون ناحیهٔ وسیعی را اشغال کرده‌است.
در منابع تاریخی به خاطر موقعیت فرهنگی و تمدنی بلخ از آن به نام‌های مختلف یاد شده‌است؛ مثلاً بلخ گزین، بلخ الحسنا، ام‌البلاد، ام‌القرا، بلخ بامی، قبه الاسلام، دارالفقاهه، دارالاجتهاد…