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Definition

Element

1. In der Chemie und der Physik ist ein Element eine Substanz, die sich durch eine nicht-nukleare Reaktion nicht weiter in einfachere Komponenten zerlegen lässt. Ein Element wird ausschließlich durch die Anzahl der Protonen im Kern eines Atoms bestimmt. Die Anzahl der Protonen im Nukleus eines Atoms ist auch als die Ordnungszahl des jeweiligen Elements bekannt.

Die Anzahl der Elektronen im Atom eines speziellen Elements kann variieren. Ist die Anzahl der Elektronen gleich zur Anzahl der Protonen, besitzt das Atom keine elektrische Ladung. Unterscheidet sich die Anzahl der Elektronen allerdings von der Anzahl der Protonen, wird das Atom als Ion bezeichnet. Gibt es mehr Elektronen als Protonen, ist es ein negatives Ion. Sind es weniger Elektronen als Protonen, ist es ein positives Ion.

Die Anzahl der Neutronen im Atom eines speziellen Elements kann ebenfalls variieren. Die Anzahl der Neutronen im Nukleus eines Elements bestimmt das Isotop des entsprechenden Elements. Von allen Elementen gibt es ein bestimmtes Isotop, das in der Natur am häufigsten vorkommt. Zum Beispiel hat das häufigste Isotop von Wasserstoff gar keine Neutronen. Es gibt aber Isotope mit einem Neutron (genannt Deuterium) und zwei Neutronen (Tritium genannt). Das häufigste Isotop von Kohlenstoff hat sechs Neutronen im Kern und ein weiteres Isotop, allerdings weniger häufig, hat acht.

Einige Elemente lassen sich in Elemente mit einer kleineren Ordnungszahl aufteilen. Das nennt man dann nukleare Reaktion oder Kernreaktion. Der Prozess ist auch als Atomspaltung oder Kernspaltung bekannt und er war für die noch nie dagewesene Explosion der ersten Atombomben (äquivalent zu mehreren Tausend Tonnen TNT) verantwortlich. Mit dem gleichen Prozess wird in Atomkraftwerken auch Energie gewonnen.

Manchmal vereinen sich Elemente, um andere Elemente mit größeren Ordnungszahlen zu erschaffen. Das nennt sich Kernfusion. Die am häufigsten vorkommende Kernfusion ist die Umwandlung von Wasserstoff in Helium. Der Prozess findet im Kern der Sonne und anderen Sternen statt. Kernfusion produziert mehr Energie pro Masseneinheit als Kernspaltung. Sie ist auch für die extrem zerstörerische Kraft der Wasserstoffbombe (in einigen Fällen äquivalent zu mehr als 20 Millionen Tonnen TNT) verantwortlich.

In der Natur kommen Elemente mit Ordnungszahlen von 1 bis 92 vor. Wasserstoff ist das Element, das wir im Universum am häufigsten finden. Es hat eine Ordnungszahl von 1. Helium liegt an zweiter Stelle und hat die Ordnungszahl 2. Zu weiteren bekannten Elementen gehören Kohlenstoff mit sechs Protonen im Kern, Stickstoff mit sieben, Sauerstoff mit acht, Eisen mit 26 und Uran mit 92. Elemente mit einer Ordnungszahl größer als 92 wurden schon im Labor hergestellt. Die meisten davon haben sich aber als instabil erwiesen und tendieren dazu, schnell in Elemente mit geringeren Ordnungszahlen zu zerfallen.

2. In der mathematischen Mengenlehre ist ein Element ein Teil einer Menge. Ist ein Objekt Element einer Menge, wird das mit dem Zeichen ∈ dargestellt. Ein A deklariert zum Beispiel die Menge {1,2,3,4} und dann gilt 3 ∈ A. Ist ein Objekt nicht Teil einer Menge, wird das mit ∉ symbolisiert. In unserem Beispiel gilt also 7 ∉ A. Ein Eintrag in einer Matrix wird manchmal als Element bezeichnet. Das gilt auch für den Ausdruck, der einem Integralzeichen folgt.

Diese Definition wurde zuletzt im Juni 2019 aktualisiert

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