单质(elementary substance,simple substance[1])又稱單純物質元素態物質[2],是由同一种元素原子组成的纯净物;例如:氢气、硫磺、铁、碳皆是单质。元素在单质中存在时,称为该元素状态为“游离态”。单质在物理学上称为同核分子(homonuclear molecule),特指仅由一种元素组成的分子,所含原子可为不同数目,例如O2与O3。一种元素所能形成的同核分子的大小,取决于元素的性质;有些元素可形成不止一种尺寸的同核分子。最常见的同核分子是双原子分子,它由两个原子组成;但不是所有的双原子分子都是同核分子。

一般来说,单质的性质与其元素的性质密切相关。比如,很多金属的金属性都很明显,那么它们的单质还原性就很强。不同种类元素的单质,其性质差异在结构上反映得最为突出。

与单质相对,由多种元素组成的物质叫做化合物

由於「單質」和「元素」在英語的簡稱均使用「element」,不少以英語學習的化學科學生會把這兩個概念混淆。[來源請求][3]

各种单质的结构差异 编辑

金属 编辑

固态金属以金属键结合成金属晶体,如(Au)、(Ag)、(Cu)、(Fe)、(Sn)等。为了保证晶体的稳定,原子采取密堆积形式。由于晶体内部有游离电子,所以金属都导电,而且比非金属更容易失去电子。

非金属和惰性气体 编辑

非金属单质一般以共价键结合成分子。常温下,很多非金属单质都以双原子分子形式存在,如氢气H2)、氧气O2)、氮氣N2)等。一些元素还可形成多原子的分子,如臭氧O3)、白磷P4)、硫磺S8)、巴克球C60)等。

另一些非金属单质形成的原子晶体在常温下呈固态,而且较硬,如鑽石等。

惰性氣體的價電子層是滿的,所以它们們不需要结合成分子以使自己更稳定,因此它们在常溫常壓下都是單原子分子的氣體。

上述物質中都没有可自由移動的電子,因此它们都是电的不良導體。例外的是石墨,它具有特殊的层状結構,质地松軟,且可以導電。

同素异形体 编辑

同一种元素的不同种单质叫做同素异形体

由于构成物质的原子(或分子)的排列不同,或原子的成键方式不同,使得同一种元素产生多种单质。各种同素异形体都是不同的物质,具有不同的物理性质,但化学性质不一定不同。

物理化学上的参照意义 编辑

热力学中,以每种元素最稳定的单质的标准生成和标准生成自由能为0(熱力學第三定律),以此推算其他物质的热力学量。由于组成物质的元素只有一种,一般单质的标准比化合物低。

单质的氧化数视作0。

其他條目 编辑

參考來源 编辑

  1. ^ 存档副本. [2022-09-28]. (原始内容存档于2022-10-01). 
  2. ^ 存档副本. [2022-09-28]. (原始内容存档于2022-10-01). 
  3. ^ Chemistry, International Union of Pure and Applied. chemical species of an element. IUPAC Compendium of Chemical Terminology. Research Triagle Park, NC: IUPAC. [2018-09-23]. ISBN 0967855098. doi:10.1351/goldbook.CT06859. (原始内容存档于2019-06-20) (英语).