什么是化学元素
在自然界里，物质种类繁多、性质各异。但是，组成这些物质的基本成分——化学元素却数目有限。到20世纪80年代末期，全世界已经发现和人工合成的化学元素总共有109种，其中天然存在的94种，人工合成的15种。
从古至今，科学家和哲学家一直在探讨物质的组成，寻找什么是化学元素。古希腊哲学家认为空气、水、火、土是组成世界万物的四种元素。中世纪后期，炼金术士熟练地进行一些化学实验时，又提出了硫、汞、盐三元素说。
1661年英国化学家玻意耳首次提出化学元素的科学定义：不由其它物质构成的、一般化学方法不能再分解为更简单的某些实物。1798年，法国化学家拉瓦锡列出了第一张化学元素表，其中有些化合物和混和物也包括进去了。到1803年，英国化学家道尔顿提出了原子说，指出化学元素的原子属性，把同种原子称为元素。
20世纪初，科学家发现了原子核由质子和中子组成，还发现了同位素，并认识到，化学元素是具有相同核电荷数（质子数）的同一类原子的总称。
1969年，用电子显微镜观察到元素铀和钍的单个原子，核很小，它由质子和中子组成，质子带正电，中子不带电，质子数就是核电荷数。原子直径为10
8厘未，而核是它的万分之一；原子的质量集中在核，电子只有核的二千分之一。
元素的化学性质主要与原子核外电子数目和排布方式有关，特别是最外层电子的多少和能量高低，基本上决定了该元素的化学性质。
当把各种化学元素按核电荷数增加的顺序排列时，就会出现物理、化学性质周期性变化的规律，这就是元素周期律。按此顺序和规律列成的表就是元素周期表。化学元素按物理化学性质可分为金属元素和非金属元素，其中原子数大于83的天然元素都具有放射性。这些元素形成了数百万化合物，构成了整个世界。
化学元素是怎样形成的
探索化学元素的起源和形成是一个既古老又新鲜的问题。关于化学元素起源的理论要能够说明现在宇宙中各种化学元素的丰度，也就是说，元素及其同位素的分布规律，不仅与原子结构有关，而且与元素的起源和演化相联。
早期的化学元素起源假说有平衡过程、中子俘获、聚中子裂变等，它们都试图用单一过程解释全部元素的形成原因，结果是顾此失彼，不能自圆其说。1957年，伯比奇夫妇、福勒和霍伊尔以宇宙的元素丰度为基础，推出了元素在恒星中合成的元素起源假说，简称B2FH（四位科学家姓名的英文字头）理论。这一理论认为，所有的化学元素并非通过单一过程一次形成，而是由氢通过与恒星不同演化阶段相应的4个通程逐步合成的，然后由恒星抛到宇宙空间，就是我们观测到的化学元素及其同位素。
1．氢燃烧温度高于700万度条件下，每4个氢核聚变为1个氦核。
2．氦燃烧：在温度高于1000万度条件下，由氦核聚变为碳-12核和氧-16核等。
3.a过程：a粒子与氖-20相继反应生成镁、硅、硫、氩等。
4．平衡过程：温度高、密度高的条件下，生成钒、铬、锰、铁、钴、镍等。
5．慢中子俘获过程。
6．快中子俘获过程：5和6生成比铁系更重的元素。
7．质子俘获过程：生成一些低丰度、富质子同位素。
8.X过程：生成重氢、锂、铍、硼等低丰度轻元素。
B2FH理论不断得到原子核物理、天体物理和宇宙化学等方面新成果的补充和修正。主要是温度6000万至4亿度发生碳、氧和硅燃烧过程，解释氖至硅、硅至钙和铁等元素的丰度；大爆炸宇宙学认为，宇宙早期温度很高，生成大量氦，解释氦在许多天体上丰度大的原因；用宇宙粒子碰撞星际空间的碳-12、氮一14、氧-16、氖-20等原子，并使其碎裂，来说明锂、铍、硼等轻元素的丰度。
当今，大多数科学家都接受质子聚变（氢聚变成氦，再形成锂、硼等轻元素）和中子俘获（氦轰击轻原子产生中子，轻元素原子核俘获中形成较重元素）是宇宙形成化学元素的两个主要过程，直到今天，这两种过程仍在恒星内部继续合成各种化学元素。
为什么几种化学元素的名称往往会有同一出处
这方面的一个突出的例子是，稀土元素中的钇（39号元素）、铽（65号元素）、铒（68号元素）、镱（70号元素）四种元素的命名，竟煞都源出于瑞典斯德哥尔摩附近一村庄的名字。
中世纪的炼金术把任何不溶于水又不受加热影响的物质都称为“土”。当时有五种最普通的“土”，硅石（即二氧化硅）、矾土（即氧化铝）、石灰、氧化镁和氧化铁。1794年，芬兰矿物学家加杜林研究了几年前新发现的一种黑色矿物，断定这里面包含了一种新的“土”，并用这种矿物被发现的所在地——瑞典斯德哥尔摩附近的一个小村庄的名字“意忒耳比”，将它命名为“意忒利亚”(yttyia)，随着化学的发展，1843年，瑞典矿物学家莫桑德又将“意忒利亚”分成三种“土”，并分别称之为“意忒利亚”、“忒耳比亚”(terbia)和“耳比亚”(erbia)。这三个名词都是从那三个小村庄的名字派生出来的。1878年，瑞士化学家德马里涅又在“耳比亚”中发现了第四种“土”，并将它称为“意忒耳比亚”(ytterbia)。
科学的昌明使人们认识到，这四种“土”都是化合物。从它们中间发现了四种新的金属元素；被分别命名为“钇”(yttri-um)、“铽”(terbium)、“铒”(erbium)、“镱”(ytter-bium).后来查明，这四种元素都属于“稀土元素”。至于上述那几种“土”，现在也查清了它们的“身份”：
“意忒利亚”是氧化钇，“忒耳比亚”是“氧化铽”，“耳比亚”是氧化铒，“意忒耳比亚”则为氧化镱。
化学元素中的命名中．与地名、国名有关的不少。与这四种稀土元素的命名相仿，锰、镁和磁铁的命名，与小亚细亚一个城市的名字有关。
地壳中各种元素含量为什么不同
1889年，美国科学家克拉克等总结了世界各地5759种矿样分析结果数据，第一次提出各种化学元素在地壳中的平均含量值，其百分数，即元素的相对丰度。为纪念克拉克，元素丰度也被称为克拉克值。
元素丰度是一个统计平均值，丰度小的元素其克拉克值往往不够精确，各种参考书中所列元素丰度也不完全相同。
我们知道，地球形成至今已有45亿年，现在地壳中各种化学元素的含量，一是与各种化学元素本身性质有关，二是与其形成初期各种化学元素的量有关。最初形成量大、核稳定的化学元素，今天在地壳中含量较高，如原子核稳定的轻元素；而最初形成量小、核不稳定的化学元素，在地球中含量就低，像一些放射性重元素，由于长期发生放射性衰变，其含量自然就降低。
在地壳中丰度最大的化学元素是氧，它占总重量的48.6%；其次是硅，占26.3%；以下是铝、铁、钙、钠、钾、镁。丰度最低的是砹和钫，约占1023分之一。上述8种元素占地壳总重量的98.04%，其余80多种元素共占1.96%。
地壳中各种化学元素平均含量的原子百分数称为原子克拉克值，地壳中原子数最多的化学元素仍然是氧，其次是硅，氢是第三位。
根据元素的相对丰度，哈金斯于1917年提出哈金斯规律如下：偶数质子数元素的丰度大于邻近奇数质子数元素的丰度。
地壳中各种化学元素的含量和存在方式，对研究地质科学、地球科学、化学以及提取和应用各种化学元素等，都有一定的参考价值。例如，大约99%以上的生物体是由10种含量较多的他学元素构成的，即氧、碳、氢、氮、钙、磷、氯、硫、钾、钠；镁、铁、锰、铜、锌、硼、钼的含量较少；而硅、铝、镍、镓、氟、钽、锶、硒的含量非常少，被称为微量元素。表明人与地壳在化学元素组成上的某种相关性。
宇宙中的元素丰度为什么差别巨大
从1889年克拉克发表地壳中各种化学元素平均含量以后，人们注意积累有关陨石、太阳、恒星、星云等各种天体中化学元囝素及其同位素分布的资料。1937年哥希密德首次绘制出太阳系的各种元素原子数密度相对值曲线，即太阳系元素丰度曲线。1956年，修斯和尤里根据地球、陨石和太阳的资料，绘制出更为详细、更为准确的元素丰度曲线。
通常可以用列表法或作图法表示元素的丰度，一般把硅的丰度值取为106，其它元素的丰度按比例确定。
20世纪40年代时，人们只知道大多数恒星的化学组成与太阳相似，因而就认为整个宇宙的元素丰度可能一样。后来发现，不同类型恒星的元素分布差别很大。1973年，卡梅伦综合许多人的工作，绘制了一个更广泛的太阳系元素丰度分布图。
从太阳系元素丰度看，氢最多，为1010，其次是氦，为109，以下是氧、碳、氖、为107，氮、镁、硅为106。丰度最小的化学元素是铀、镎、钚、钽、镥等，仅为10_2。
宇宙中化学元素的丰度，主要取决于该元素的形成和它本身的性质。一般来说容易形成并且形成比较多的稳定轻元素，丰度就大；形成比较困难，形成量比较少，而又不稳定的重元素，丰度很小。根据化学元素形成的B2FH理论，各种化学元素都是由氢逐步形成的，氢当然是最丰的元素，氢聚变生成稳定的氦，氦再形成碳、氧等。用B2FH埋论能够较满意地解释宇宙中化学元素的丰度差别。