Χημικά στοιχεία και Χημικές ενώσεις

Κοίταξε γύρω σου: το νερό που πίνεις, το αλάτι που ρίχνεις στο φαγητό, ο σίδηρος σε ένα καρφί, ο αέρας που αναπνέεις. Όλα αυτά είναι φτιαγμένα από άτομα. Όμως τα άτομα δεν είναι όλα ίδια! Άλλα υλικά φτιάχνονται από ένα μόνο είδος ατόμων και άλλα από πολλά διαφορετικά. Ακριβώς αυτή η διαφορά χωρίζει τις καθαρές ουσίες σε δύο μεγάλες οικογένειες: τα χημικά στοιχεία και τις χημικές ενώσεις. Ας τις γνωρίσουμε!

Τι είναι ένα χημικό στοιχείο

Φαντάσου ένα κουτί γεμάτο με πανομοιότυπα τουβλάκια, όλα ίδιου χρώματος και σχήματος. Δεν μπορείς να «σπάσεις» ένα τουβλάκι σε κάτι απλούστερο, ούτε να βρεις μέσα του κάποιο άλλο, διαφορετικό υλικό. Κάπως έτσι είναι και ένα χημικό στοιχείο.

Ένα χημικό στοιχείο είναι μια απλή καθαρή ουσία που αποτελείται από ένα μόνο είδος ατόμων και δεν διασπάται (δεν «σπάει») σε άλλες, πιο απλές ουσίες.

Παραδείγματα χημικών στοιχείων που ίσως γνωρίζεις είναι ο χρυσός, ο χαλκός, ο σίδηρος, το οξυγόνο και το υδρογόνο. Όσο κι αν προσπαθήσεις, ένα κομμάτι καθαρού χρυσού δεν μπορεί να μετατραπεί σε κάτι πιο απλό. Στο παρελθόν, κάποιοι άνθρωποι που ονομάζονταν αλχημιστές πάλευαν για χρόνια να φτιάξουν χρυσό από άλλα μέταλλα, αλλά δεν τα κατάφεραν ποτέ, ακριβώς επειδή ο χρυσός είναι στοιχείο.

Σήμερα οι επιστήμονες γνωρίζουν 118 διαφορετικά χημικά στοιχεία. Από αυτά τα λίγα «τουβλάκια» φτιάχνεται όλη η ύλη του κόσμου, από τα βουνά μέχρι το ίδιο μας το σώμα.

Τι είναι μια χημική ένωση

Ας πάμε τώρα στη δεύτερη οικογένεια. Μια χημική ένωση είναι μια πιο σύνθετη καθαρή ουσία που αποτελείται από δύο ή περισσότερα διαφορετικά χημικά στοιχεία ενωμένα μεταξύ τους. Επειδή «κρύβει» μέσα της περισσότερα από ένα στοιχεία, μια ένωση μπορεί να διασπαστεί σε απλούστερες ουσίες.

Το πιο γνωστό παράδειγμα είναι το νερό, με χημικό τύπο $H_2O$. Το νερό δεν είναι στοιχείο! Είναι μια ένωση, γιατί αποτελείται από δύο διαφορετικά στοιχεία, το υδρογόνο ($H$) και το οξυγόνο ($O$), ενωμένα. Αν το διασπάσουμε, παίρνουμε πάλι πίσω αυτά τα δύο πιο απλά στοιχεία.

Το πιο εντυπωσιακό είναι ότι μια χημική ένωση έχει εντελώς διαφορετικές ιδιότητες από τα στοιχεία που την αποτελούν:

Μια σημαντική ιδιότητα κάθε ένωσης είναι ότι έχει σταθερή σύσταση. Αυτό σημαίνει ότι τα στοιχεία της βρίσκονται πάντα στην ίδια αναλογία. Το νερό, για παράδειγμα, είναι παντού και πάντα φτιαγμένο με τον ίδιο τρόπο.

Ένα ακόμη παράδειγμα ένωσης είναι το διοξείδιο του άνθρακα, $CO_2$. Αποτελείται από τα στοιχεία άνθρακας ($C$) και οξυγόνο ($O$).

Στοιχείο ή ένωση; Ο εύκολος τρόπος να το ξεχωρίζεις

Ο πιο απλός κανόνας για να καταλάβεις σε ποια κατηγορία ανήκει μια ουσία είναι να μετρήσεις πόσα διαφορετικά είδη ατόμων περιέχει:

Ας δούμε μερικά παραδείγματα εφαρμογής:

Παρατήρησε κάτι ενδιαφέρον: το οξυγόνο γράφεται $O_2$ και το υδρογόνο $H_2$, όμως παραμένουν στοιχεία! Ο μικρός αριθμός δείχνει απλώς ότι τα άτομα πάνε «παρέα» ανά δύο, αλλά είναι πάντα το ίδιο είδος ατόμου. Για να ξεχωρίσεις στοιχείο από ένωση, μετράς πόσα διαφορετικά γράμματα (σύμβολα) υπάρχουν, όχι τους αριθμούς.

Τα χημικά σύμβολα: η διεθνής γλώσσα της Χημείας

Θα ήταν πολύ κουραστικό να γράφουμε ολόκληρο το όνομα κάθε στοιχείου συνέχεια. Γι' αυτό οι επιστήμονες έδωσαν στο κάθε στοιχείο ένα σύντομο χημικό σύμβολο, ένα ή δύο γράμματα που το αντιπροσωπεύουν.

Το σπουδαίο είναι ότι αυτά τα σύμβολα είναι ίδια σε όλο τον κόσμο. Ένας μαθητής στην Κύπρο, ένας επιστήμονας στην Ιαπωνία και ένας μηχανικός στη Βραζιλία γράφουν όλοι το οξυγόνο $O$. Έτσι τα χημικά σύμβολα είναι σαν μια διεθνής γλώσσα που καταλαβαίνουν όλοι, ό,τι γλώσσα κι αν μιλούν.

Πώς γράφουμε σωστά ένα σύμβολο

Υπάρχει ένας απλός αλλά αυστηρός κανόνας:

Πίνακας βασικών χημικών στοιχείων

Στον πιο κάτω πίνακα βλέπεις μερικά από τα πιο σημαντικά χημικά στοιχεία με τα σύμβολά τους. Αξίζει να τα μάθεις καλά, γιατί θα τα συναντάς συνέχεια στη Χημεία!

Γιατί κάποια σύμβολα δεν μοιάζουν με το ελληνικό όνομα;

Ίσως αναρωτηθείς: αφού ο σίδηρος αρχίζει από «Σ», γιατί το σύμβολό του είναι $Fe$; Η απάντηση κρύβεται στην ιστορία. Πολλά σύμβολα προέρχονται από τα λατινικά ονόματα των στοιχείων, τη γλώσσα που χρησιμοποιούσαν οι επιστήμονες πριν από πολλά χρόνια.

Γι' αυτό, μερικές φορές, το σύμβολο ενός στοιχείου φαίνεται «περίεργο» σε σχέση με το ελληνικό του όνομα. Δεν είναι λάθος: είναι απλώς ένα κομμάτι της ιστορίας της Χημείας!

Πώς «διαβάζουμε» έναν χημικό τύπο

Όταν συνδυάζουμε τα σύμβολα, φτιάχνουμε τον χημικό τύπο μιας ουσίας. Ο χημικός τύπος είναι σαν μια σύντομη «ταυτότητα» που μας λέει από ποια στοιχεία αποτελείται μια ουσία και πόσα άτομα από το καθένα.

Κοίτα το διοξείδιο του άνθρακα, $CO_2$:

• Το $C$ μας λέει ότι υπάρχει το στοιχείο άνθρακας.
• Το $O$ μας λέει ότι υπάρχει το στοιχείο οξυγόνο.
• Ο μικρός αριθμός 2 δείχνει ότι υπάρχουν δύο άτομα οξυγόνου.

Επειδή ο τύπος $CO_2$ έχει δύο διαφορετικά σύμβολα, καταλαβαίνουμε αμέσως ότι πρόκειται για χημική ένωση. Αντίθετα, ένας τύπος με ένα μόνο σύμβολο, όπως το $Fe$, είναι χημικό στοιχείο.

Ας τα θυμηθούμε όλα μαζί

Φτάσαμε στο τέλος! Πριν κλείσουμε, ας συγκεντρώσουμε τα πιο σημαντικά:

• Η ύλη γύρω μας αποτελείται από άτομα, και οι καθαρές ουσίες χωρίζονται σε χημικά στοιχεία και χημικές ενώσεις.
• Το χημικό στοιχείο έχει ένα μόνο είδος ατόμων και δεν διασπάται (π.χ. $O_2$, $H_2$, $Cl_2$, χρυσός, σίδηρος).
• Η χημική ένωση έχει δύο ή περισσότερα διαφορετικά στοιχεία ενωμένα, έχει σταθερή σύσταση, μπορεί να διασπαστεί και έχει διαφορετικές ιδιότητες από τα στοιχεία της (π.χ. $H_2O$, $CO_2$).
• Κάθε στοιχείο έχει ένα χημικό σύμβολο (πρώτο γράμμα κεφαλαίο, δεύτερο μικρό), που είναι η διεθνής γλώσσα της Χημείας.
• Κάποια σύμβολα προέρχονται από λατινικά ονόματα, όπως $Fe$, $Cu$, $Au$, $Na$.