化学元素是指自然界中一百多种基本的金属和非金属物质，它们只由一种原子组成，其原子中的每一核子都具有同样数量的质子，用一般的化学方法不能使之分解，并且能构成一切物质。到2007年为止，总共有118种元素被发现，其中有94种是存在于地球上的。本部分精选一些有趣的化学元素，介绍它们最有趣的知识内容及应用，以提高我们对化学元素的认识和兴趣。
氢——最轻的气体
氢气的发现
在18世纪末以前，虽然不少人做过制取氢气的实验，所以实际上很难说是谁发现了氢，即使公认对氢的发现和研究有过很大贡献的卡文迪许本人也认为氢的发现不只是他一个人的功劳。
但是在化学史上，人们把氢元素的发现与“发现和证明了水是氢和氧化合物而非元素”这两项重大成就，主要归功于英国化学家和物理学家卡文迪许。因为他是最早把氢气收集起来，并对它的性质仔细加以研究的人。
卡文迪什非常喜欢化学实验，在一次实验中，他不小心把一个铁片掉进了盐酸中，他正在为自己的粗心而懊恼时，却发现盐酸溶液中有气泡产生。这个情景一下子吸引了他，刚才不愉快的心情全没了。他在努力地思考：这种气泡是从哪儿来的呢？它原本是存在铁片中的呢，还是存在于盐酸中呢？他接着又做了几次实验，把一定量的锌和铁投到充足的盐酸和稀硫酸中（每次用的硫酸和盐酸的质量不同），发现所产生的气体量是固定不变的。这说明这种新的气体的产生与所用酸的种类没有关系，与酸的浓度也没有关系。
卡文迪什用排水法收集了新气体，他发现这种气体不能帮助蜡烛的燃烧，也不能帮助动物的呼吸，如果把它和空气混合在一起，遇到火星就会爆炸。卡文迪什是一位十分认真的化学家，不久他测出了这种气体的比重，接着又用纯氧代替空气进行试验，不仅证明氢和氧能够化合成水，而且确认了大约2份体积的氢和1份体积的氧恰好化合成水，这些实验结果毫无疑义地证明了水是氢和氧的化合物。但卡文迪什受了虚假的“燃素说”的欺骗，坚持认为水是一种元素，不承认自己无意中发现了一种新元素。
不过，虽然卡文迪许做了专门的研究，但对于点燃这种气体为什么会爆炸，以及燃烧的产物是什么，却没有回答出来。
1776年，法国化学家马柯也做了这样的实验，依然没有对最后的结果做仔细深入的研究。
1783年拉瓦锡重复了他们的实验，并用红热的枪筒分解了水蒸气，明确提出正确的结论：水不是元素而是氧和氢的化合物，纠正了两千多年来把水当做元素的错误概念。1787年，拉瓦锡给“可燃性空气”确定了一个新的、正确的名称──氢。意思是“产生水的物质”。至此，氢才算被人们真正认识。
氢气概述
氢是无色、无嗅的可燃气体。“体重”还不到空气的十四分之一，是已知最轻的气体。
氢原子由一个质子和一个电子组成，是最轻的和最简单的原子。
在环境温度下，虽然氢相对而言不是十分活泼，但在高温下，它可以和几乎所有别的元素发生反应。通常氢和氧在高温下的反应异常激烈升高温度，氢可以还原金属氧化物。
主要用途及应用行业
氢气的应用领域很广，其中用量最大的是作为一种重要的石油化工原料，用于生产合成氨、甲醇以及石油炼制过程的加氢反应。此外，在电子工业、冶金工业、食品加工、浮法玻璃、精细化工合成、航空航天工业等领域应用也非常广泛。
氢气用量最大的用处是合成氨，世界上60%的氢是用在合成氨上，我国的比例更高。
为了改善环境的要求，目前对汽、柴油的质量要求在不断提高，炼油过程的加氢裂化和加氢精制过程，也需要应用大量的氢气，炼油厂重整等过程副产的氢气是远不够用的。
在航天领域主要应用的是液氢，作为火箭推进的主要燃料。
除以上常规用途之外，目前越来越多的科研机构在着力于研究氢能的开发和利用。以氢为能源的燃料电池有希望解决我们所面临的几乎每一个能源问题。在住宅办公室里，燃料电池会在电网无法办到的时候使电灯保持明亮；由氢电池驱动的汽车不会污染空气；如果有一天，人类彻底放弃矿物燃料，以氢为基础的能源将意味着全球变暖压力的减轻，什么温室现象、臭氧层破坏、厄尔尼诺现象等麻烦会立即减小到最低程度，甚至不会再出现。专家们乐观的估计，不久的将来，燃料电池汽车将成为氢经济的主力军。由于燃料电池技术新的发展，氢气作为燃料电池的燃料，展现了极广泛的和潜在的市场。如何从规划及技术上准备和迎接这一必然要到来的发展，将是一项极为重大的事情。
锂——最轻的金属
锂锂是自然界中最轻的金属元素，也是非常活泼的碱金属元素。锂从被认定是一种元素到工业化制取前后历时76年。现在，钾被广泛用于工业的各个部门中。
锂的发现
锂是继钾和钠后发现的又一碱金属元素，是1817年瑞典化学家阿尔费特森发现的。当时25岁的阿尔费德森在瑞典著名的化学家贝齐里乌斯的实验室工作，他在分析透锂长石时，发现矿石的组成成分总重量为97％，缺少3％，这使他考虑到在这种矿石中含有某种未知的新元素而没能被分析出来。在进一步分析研究后，他发现这种矿石所形成的硫酸盐的性质与钾和钠的硫酸盐不同，他利用这种新金属硫酸盐与钾和钠的硫酸盐在水中的溶解度不同，首先分离出这种新金属的硫酸盐。阿尔费特森请老师贝齐里乌斯命名这种新元素的名称，贝齐里乌斯认为这种新元素是从矿石中被发现的，它不同于钾和钠是从植物体中发现的，希腊文称石头为Lithos，所以贝齐里乌斯把这种新金属称为Lithium，化学符号Li，中译名为锂。
无处不在的锂电池
在今天，几乎人人都在使用手机，手机已经成了我们生活中的一种必需品，而手机电池就是含有锂离子的锂电池。因此我们可以说，我们人人都在使用锂。
锂电池是指电化学体系中含有锂（包括金属锂、锂合金和锂离子、锂聚合物）的电池。锂电池大致可分为两类：锂金属电池和锂离子电池。锂金属电池通常是不可充电的，且内含金属态的锂。锂离子电池不含有金属态的锂，并且是可以充电的。
锂电池是上个世纪三、四十年代才研制开发的优质能源，它以重量轻，相比之下能量高，工作温度范围宽，放电平衡，能够自放电子等优点，已被广泛应用于各种领域，是很有前途的动力电池。用锂电池发电来带动汽车，费用只是普通汽油发动机车的1/3。由锂制取氚，用来发动原子电池组，中间不需要充电，可连续工作20年。目前，要解决汽车的用油危机和排气污染，重要途径之一就是发展向锂电池这样的新型电池。
锂电池广泛应用于水力、火力、风力和太阳能电站等储能电源系统，邮电通讯的不间断电源，以及电动工具、电动自行车、电动摩托车、电动汽车、军事装备、航空航天等多个领域。锂离子电池以其特有的性能优势已在便携式电器中广泛应用，如手提电脑、摄像机、移动通讯中得到普遍应用。
随着能源的紧缺和世界的环保方面的压力。锂电现在被广泛应用于电动车行业，特别是磷酸铁锂材料电池的出现，更推动了锂电池产业的发展和应用。
锂的化学性质
金属锂的化学性质十分活泼，在一定条件下，能与除稀有气体外的大部分金属与非金属反应，但不像其他的碱金属那样容易。锂能同卤素发生反应生成卤化锂。常温下，在除去二氧化碳的干燥空气中几乎不与氧气反应，但在100℃以上能与氧生成氧化锂，发生燃烧，呈蓝色火焰，但是其蒸汽火焰呈深红色，反应如同点燃的镁条一样，十分激烈、危险；尽管它不如其他碱金属那样容易燃烧，但是它燃烧起来的猛烈程度却是其他碱金属所无法比的，就如同镁燃烧比钠燃烧更激烈一样。
锂很软，可以用小刀轻轻切开，新切开的锂有金属光泽，但是暴露在空气中会慢慢失去光泽，表面变黑，若长时间暴露，最后会变为白色。主要是生成氧化锂和氮化锂，氢氧化锂，最后变为碳酸锂。
锂对人体的影响
锂能改善人体的造血功能，提高人体免疫机能。锂还对中枢神经活动有调节作用，能镇静、安神，控制神经紊乱。锂可置换替代钠，防治心血管疾病。
锂是有效的情绪稳定剂。随着新的情绪稳定剂的出现，对锂治疗的兴趣和研究虽已减少，但锂仍是治疗急性躁狂症和躁狂抑郁病预防性管理的最有效措施。许多研究证明，锂对动物和人具有必需功能或有益作用。
动物缺锂可导致寿命缩短、生殖异常、行为改变及其他异常。人类流行病学研究显示，饮水锂浓度与精神病住院率、杀人、自杀、抢劫、暴力犯罪和毒品犯罪率呈反比关系。毒品犯的营养性锂补充研究证明锂有改善和稳定情绪的作用。
蛋类、牛奶、奶制品、鱼类、土豆和蔬菜含有丰富的锂。
碳——一切生命的基础
碳是一种很常见的元素，它以多种形式广泛存在于大气和地壳之中。碳在地球上有极其重要的作用，没有碳就没有生命。
碳元素
碳是一种非金属元素，位于元素周期表的第二周期。拉丁语原意是“煤，木炭”。汉字“碳”字由木炭的“炭”字加石字旁构成，从“炭”字音。碳单质很早就被人认识和利用，碳的一系列化合物——有机物更是生命的根本。碳是生铁、熟铁和钢的成分之一。碳能自我结合形成大量化合物。生物体内大多数分子都含有碳元素。
生命的基础
碳在地球上的含量比较少，它仅占地壳总质量的1%。在所有化学元素里，只有碳能够跟氧、氢、氮和其他元素生成多种多样的有机化合物；很多有机化合物又能生成极其多样的、复杂的蛋白质、脂肪、糖、维生素和许多种其他化合物，并且含在生物体组织和细胞里面。碳因为能够生成无数的化合物，于是就产生了各种各样的动植物晶种。目前世界上的动植物至少有几百万种，碳在动植物体内大约占10%左右。
昂贵的钻石
钻石是指经过琢磨的金刚石。金刚石是一种天然矿物，是钻石的原石。简单地讲，钻石是在地球深部高压、高温条件下形成的一种由碳元素组成的单质晶体。
人类文明虽有几千年的历史，但人们发现和初步认识钻石的历史却只有几百年，而真正揭开钻石内部奥秘的时间则更短。在此之前，伴随它的只是神话般具有宗教色彩的崇拜和畏惧的传说，同时把它视为勇敢、权力、地位和尊贵的象征。
如今，钻石不再神秘莫测，更不是只有皇室贵族才能享用的珍品，它已成为百姓们都可拥有、佩戴的大众宝石。钻石的文化源远流长，今天人们更多地把它看成是爱情和忠贞的象征。
金刚石是自然界中最坚硬的物质，在金刚石晶体内部，每一个碳原子都与周围的4个碳原子紧密结合，形成一种致密的三维结构。这种致密的结构，使得金刚石具有最大的硬度。换句话说，金刚石是碳原子被挤压而形成的一种矿物。
碳的存在形式
碳有多种多样的的存在形式，有晶态单质碳，如金刚石、石墨；有无定形碳，如煤；有复杂的有机化合物，如动植物等；有碳酸盐，如大理石等。
单质碳的物理和化学性质取决于它的晶体结构。高硬度的金刚石和柔软滑腻的石墨晶体结构不同，各有各的外观、密度、熔点等。常温下单质碳的化学性质不活泼，不溶于水、稀酸、稀碱和有机溶剂；不同高温下与氧发生的反应不同，可以生成二氧化碳或一氧化碳；在卤素中只有氟能与单质碳在加热情况下直接反应，单质碳在高温下较易被酸氧化；碳还能与许多金属反应，生成金属碳化物。碳具有还原性，在高温下可以冶炼金属。
碳的化合物
碳的化合物中，只有以下化合物属于无机物：
碳的氧化物、硫化物：一氧化碳、二氧化碳、二硫化碳、碳酸盐、碳酸氢盐、氰的一系列拟卤素及其拟卤化物、拟卤酸盐如氰、氧氰、硫氰，其他含碳化合物都是有机化合物。
由于碳原子形成的键都比较稳定，有机化合物中碳的个数、排列以及取代基的种类、位置都具有高度的随意性，因此造成了有机物数量极其繁多这一现象，目前人类发现的化合物中有机物占绝大多数。有机物的性质与无机物大不相同，它们一般可燃、不易溶于水，反应机理复杂，现已形成一门独立的分科——有机化学。
碳存在于自然界中（如以金刚石和石墨形式），是煤、石油、沥青、石灰石和其他碳酸盐以及一切有机化合物的最主要成分，碳是占生物体干重比例最多的一种元素。碳还以二氧化碳的形式在地球上循环于大气层与平流层。在大多数的天体及其大气层中都存在有碳。
氧——与人类“息息”相关的元素
氧是一种化学元素，由符号“O”表示，氧气的化学性质相对来说比较活泼。除了稀有气体、活性小的金属元素如金、铂、银之外，大部分的元素都能与氧气反应，这些反应称为氧化反应，而经过反应产生的化合物（由两种元素构成，且一种元素为氧元素）称为氧化物。一般而言，非金属氧化物的水溶液呈酸性，而碱金属或碱土金属氧化物则为碱性。此外，几乎所有的有机化合物，可在氧中剧烈燃烧生成二氧化碳与水。化学上曾将物质与氧气发生的化学反应定义为氧化反应，氧化还原反应指发生电子转移或偏移的反应。在标准状况下，两个氧原子结合形成氧气，是一种无色、无嗅、无味的双原子气体，化学式为O2。氧在宇宙中的含量仅次于氢和氦，在地壳中，氧则是含量最丰富的元素。氧不仅占了水质量的89%，也占了空气体积的20.9%。
氧的分布
构成有机体的所有主要化合物都含有氧，包括蛋白质、碳水化合物和脂肪。构成动物壳、牙齿及骨骼的主要无机化合物也含有氧。蓝藻、藻类和植物经过光合作用也会产生氧气，几乎所有复杂生物的细胞呼吸作用都需要用到氧气。动物中，除了极少数之外，皆无法终身脱离氧气生存。
氧气的命名
氧在希腊文中的意思是“酸素”，该名称是由法国化学家拉瓦锡所起，原因是拉瓦锡错误地认为，所有的酸都含有这种新气体。
氧气的中文名称是由清朝人徐寿命名的。他认为人的生存离不开氧气，所以就命名为“养气”即“养气之质”，后来为了统一就用“氧”代替了“养”字，便叫做“氧气”。
氧气的用途