单质
单质(elementary substance)是由同种元素组成的纯净物。元素在单质中存在时称为元素的游离态。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。
金属
固态金属以金属键结合成金属晶体。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,而且比较容易失去电子。
非金属和惰性气体
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、氧气等。一些元素还可形成多原子的分子,如臭氧(O3)、足球烯(C60)等。
惰性气体的价电子层是满的,所以它们不需要结合成分子以使自己更稳定,因此它们在常温常压下都是单原子分子的气体。
上述物质中都没有可自由移动的电子,因此它们都是电的不良导体。例外的是石墨,它具有特殊的层状结构,质地松软,且可以导电。
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。
在热力学中,以每种元素最稳定的单质的标准生成焓和标准生成自由能为0,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,一般单质的标准熵比化合物低。
单质的氧化数视作0。
一、单质和化合物的共同点
单质和化合物都属于纯净物。判断物质是单质还是化合物,首先看物质是不是纯净物,只有属于纯净物才有可能属于单质或化合物。不能认为由同种元素组成的物质一定就是单质,也不能认为由不同种元素组成的物质一定是化合物。例如白磷和红磷,虽然都由磷元素组成,但它们不属于一种物质,混合后属于混合物,不属于纯净物。又如空气由多种元素组成,包括氧元素、氢元素、碳元素、氮元素、稀有气体元素等,它属于混合物,不属于纯净物,更不是化合物。
二、单质和化合物的区别
从概念上看,单质是由一种元素组成的纯净物,而化合物是由两种或两种以上的元素组成的纯净物;从微观范围看,单质由同种原子构成,化合物由不同种原子构成;从性质上看,单质不能发生分解反应,化合物可以发生分解反应。
三、单质和化合物的联系
单质和化合物虽然组成元素的种数不同,但它们可以相互转化。单质可以和单质反应生成化合物,也可以和化合物反应生成另一种化合物。如镁条在空气中燃烧生成氧化镁,其中镁、氧气属于单质,氧化镁属于化合物;一氧化碳燃烧生成二氧化碳,其中一氧化碳和二氧化碳属于化合物,氧气属于单质。化合物也可以通过分解反应生成单质,如过氧化氢分解,放出氧气,同时生成水。过氧化氢属于化合物,氧气属于单质。
最后值得注意的是,组成单质的虽然是同一种元素,但是在单质分子中,有单原子分子(1个原子构成1个分子),如稀有气体等;也有双原子分子(2个原子构成1个分子),如氧气、氮气等;还有多原子分子(多个原子构成1个分子),如臭氧等。另外同种元素可以形成不同的单质,如白磷和红磷,氧气和臭氧等,他们互称为同素异形体,它们在一定条件下能相互转化,这种转化属于化学变化。
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