Alkuaine

Alkuaine määritellään aineeksi, jonka atomien ytimissä on tietty määrä protoneja. Alkuaineita ei myöskään voida jakaa tai muuttaa toiseksi aineeksi kemiallisessa prosessissa.
Alkuaineet koostuvat atomeista, joiden ytimissä on protoneja, joita kiertää yhtäläinen määrä elektroneja. Protonien lukumäärä määrää alkuaineen järjestysluvun eli niin kutsutun "atomiluvun". Saman alkuaineen atomeilla on siten sama atomiluku. Esimerkiksi atomit, joiden ytimessä on kuusi protonia, ovat hiiliatomeja. Ytimessä voi olla vaihteleva määrä neutroneja; tällaisia saman alkuaineen erilaisia ytimiä kutsutaan alkuaineen isotoopeiksi.
Virallisesti varmennettuja alkuaineita tunnetaan nykyään 118 erilaista, joista 94 kevyintä alkuainetta esiintyy luonnossa ja loput, raskaammat alkuaineet on valmistettu keinotekoisesti ydinreaktioiden avulla. Nykyisin tunnetuista alkuaineista 80:llä on pysyviä isotooppeja ja muiden alkuaineiden kaikki isotoopit ovat radioaktiivisia.
Alkuaineet voidaan jakaa kemiallisten ominaisuuksiensa suhteen karkeasti kahdentyyppisiin aineisiin: metalleiksi ja epämetalleiksi. Jos alkuaineella on sekä metallien että epämetallien ominaisuuksia, sitä kutsutaan puolimetalliksi. Alkuaineet on ryhmitelty tarkemmin rakenteensa perusteella jaksolliseen järjestelmään, jonka avulla voi myös ennustaa alkuaineiden kemiallisia ominaisuuksia. Alkuaineet muodostavat yhdisteitä, jotka voidaan yleisesti ottaen jakaa ioni- tai molekyyliyhdisteiksi.
Alkuaineiden löytämisen historia.
Alkuaine-käsitteellä on pitkä historia. Esimerkiksi Thales piti vettä alkuaineena, josta kaikki muut aineet olisivat syntyneet, myöhemmin eräät muut filosofit pitivät sellaisena ilmaa tai tulta. Myöhemmin tuli yleisesti hyväksytyksi alkujaan Empedokleen esittämä ja myös Aristoteleen kannattama käsitys, että oli olemassa neljä alkuainetta, maa, vesi, ilma ja tuli. Näitä kutsutaan usein klassisiksi alkuaineiksi. Kuitenkin jo vanhoista ajoista oli tunnettu useita sellaisiakin aineita (hiili, rikki ja joukko metalleja), joiden nykyisin tiedetään olevan alkuaineita, mutta yksikään niistä ei ollut sellaiseksi tunnistettu. Nykyinen käsitys alkuaineista on muodostunut vasta 1700–1800-luvuilla.
1700-luvulla löydetyt alkuaineet.
1700-luvulla löydettiin 19 alkuainetta.
1800-luvulla löydetyt alkuaineet.
1800-luvulla löydettiin pääosa alkuaineista ja huomattiin niissä olevan säännönmukaisuuksia, mikä johdatti Mendelejevin jaksollisen järjestelmän keksimiseen.
1900-luvulla löydetyt alkuaineet.
1900-luvulla löytyi vielä muutamia alkuaineita luonnosta, mutta suurin osa uusista löydöistä oli lyhytikäisiä keinotekoisia alkuaineita.
Maapallon ja maailmankaikkeuden yleisimmät alkuaineet.
Happi on yleisin alkuaine maankuoressa ja pii toiseksi yleisin (massan perusteella). Koko maapallon yleisin on rautapitoisen ytimen vuoksi rauta, hapen ollessa toiseksi yleisin.
Kymmenen maailmankaikkeuden yleisintä alkuainetta esitettynä miljoonasosina (parts per million):
Uusien alkuaineiden etsiminen.
Alkuaineita voidaan valmistaa laboratorio-olosuhteissa. Tällaisia keinotekoisia alkuaineita ovat muun muassa livermorium, einsteinium ja seaborgium. Kokeellisesti tuotetuille aineille annetaan ensin väliaikainen nimi, joka muodostuu alkuaineen järjestysluvun mukaisista kolmesta peräkkäisestä lukusanaa ilmaisevasta, latinalais- tai kreikkalaisperäisestä tavusta, kuten alkuaineelle 124: "yksi"-"kaksi"-"neljä" ("un" + "bi" + "quad" + "ium" = unbiquadium). Alkuaineen nimen perään lisätään myös liite -ium. Aineen päätymisestä virallisesti alkuaineiden listaan päättää IUPAC.