單質

單質必須是由一種元素組成的純凈物，因此混合物不可能是單質。元素在單質中存在時稱為元素的遊離態。一般來說，單質的性質與其元素的性質密切相關。比如，很多金屬的性質都很明顯，那麼它們的單質還原性就很強。不同種類元素的單質，其性質差異在結構上反映得最為突出。

與單質相對，由兩種或兩種以上元素組成的純凈物叫做化合物。自然界中的物質大多數為化合物。一種元素組成的純凈物，叫做單質。由一種元素的原子組成的以遊離形式較穩定存在的物質。例如氧氣（O）、氯氣（Cl）、硫磺（S）、鐵（Fe）等。單質和元素是兩個不同的概念。元素是具有相同核電荷數（質子數）的原子的統稱。一種元素可能有幾種單質，例如氧元素有氧氣（O）、臭氧（O）、四聚氧（O，義大利的一位科學家合成的一種新型的氧分子）、紅氧（O）四種單質。儘管這些物質的任一種都是單質，因為他們是同種元素組成的純凈物，但是氧與臭氧倆在一起卻不是純凈物，他們是同種元素組成的混合物。

例:

金屬：鋁（Al）、鐵（Fe）、鈣（Ca）、鉀（K）、汞（Hg）

非金屬：氧（O）、硫（S）、硅（Si）、磷（P）、碘（I）、氫（H）、氮（N）

稀有氣體：氦（He）、氖（Ne）、氬（Ar)、氪(Kr)、氙(Xe)、氡(Rn)

正確表達：單質是同種元素構成的純凈物

首先，單質(Element)一定是純凈物，純凈物是由一種物質構成的，例如硫酸、氯化鈉、氧氣、氬氣、溴素、碘粒、金塊、銀片、銅絲和鐵錠等；

其次，單質分為單原子分子、雙原子分子、多原子分子。單質是由一種元素組成的，銅和鐵是單質，但碳酸鈣（CaCO）不是，因為碳酸鈣由C、Ca、O三種元素構成，所以它不是單質，它是化合物，化合物亦是純凈物。

再次，同一種元素可以有不同種結合方式（即同素異形體）。如C，它可以構成是石墨，金剛石等，如果把他們混在一起，不能說是純凈物，只能是同一種元素構成的混合物。

所以說，單質是同種元素構成的純凈物。

錯誤表達：同種元素構成的是單質/純凈物是單質/只有一種元素的是純凈物

*單質的化合價永遠為零

固態金屬以金屬鍵結合成金屬晶體。為了保證晶體的穩定，原子採取密堆積形式。由於晶體內部有遊離電子，所以金屬都導電，而且比較容易失去電子。

非金屬單 質一般以共價鍵結合成分子。常溫下，很多非金屬單質都以雙原子分子形式存在，如氫氣、氧氣等。一些元素還可形成多原子的分子，如臭氧（O）、足球烯（C）等。能形成原子晶體的單質在常溫下都是固態，而且較硬，如鑽石等。

稀有氣體的價電子層是滿的，所以它們不需要結合成分子以使自己更穩定，因此它們在常溫常壓下都是單原子分子的氣體。

上述物質中都沒有可自由移動的電子，因此它們都是電的不良導體。例外的是石墨，它具有特殊的層狀結構，質地鬆軟，且可以導電。

由於構成物質的原子（或分子）的排列不同，或原子的成鍵、排列方式不同，使得同一種元素產生多種單質。他們，具有不同的物理性質，化學性質相似。

像這樣由同一種元素組成的性質不同的單質叫做同素異形體。他們由同種化學元素構成，但性質卻不相同的單質。

同素異形體之間的性質差異主要表現在物理性質上，化學性質上也有著活性的差異。例如磷的兩種同素異形體，紅磷和白磷，它們的著火點分別是240和40攝氏度，充分燃燒之後的產物都是五氧化二磷；白磷(P4)有劇毒，可溶於二硫化碳，紅磷(Pn)無毒，卻不溶於二硫化碳。同素異形體之間在一定條件下可以相互轉化，這種轉化是一種化學變化。

物理分離法適用於分離提純那些以單質狀態存在，與其雜質在某些物理性質（如密度、沸點等）上有顯著差異的元素。例如，淘洗黃金是利用金密度大的性質將金提取出來；又如，氧氣、氮氣則是根據液氧、液氮沸點的不同將將液態空氣分餾而製得。

熱穩定性差的某些金屬化合物直接加熱即可分解為金屬單質。

使用還原劑製取單質的方法稱為還原法。一般根據生產規模、實驗要求、環境保護、安全因素、原料來源及價格等選用合適的還原劑。

活潑金屬和非金屬單質的製備，可採用電解法。例如，電解飽和NaCl水溶液製取氫氣和氯氣；電解金屬熔融鹽製備Li、Na、Mg、Al等金屬：

使用氧化劑製取單質的方法稱為氧化法。例如，用空氣氧化法從黃鐵礦中提取硫，冷卻硫蒸氣可得到粉末狀的硫。也可以從天然氣中製取硫。

對於不活潑的金屬、非金屬以及稀有氣體來說，通常在實驗室用玻璃器皿；在工業上用金屬器皿、塑料器皿或液壓鋼瓶保存元素單質。但是對於某些活潑的元素（如氟）則需要選用特定的物質盛放，否則會造成與容器反應或泄露的危險。

單質和化合徠物都屬於純凈物。判斷物質是單質還是化合物，首先看物質是不是純凈物，只有屬於純凈物才有可能屬於單質或化合物。不能認為由同種元素組成的物質一定就是單質，也不能認為由不同種元素組成的物質一定是化合物。例如白磷和紅磷，雖然都由磷元素組成，但它們不屬於一種物質，混合后屬於混合物，不屬於純凈物。又如空氣由多種元素組成，包括氧元素、氫元素、碳元素、氮元素、稀有氣體元素等，它屬於混合物，不屬於純凈物，更不是化合物。

從概念上看，單質是由一種元素組成的純凈物，而化合物是由兩種或兩種以上的元素組成的純凈物；從微觀範圍看，單質由同種原子構成，化合物由不同種原子構成；從性質上看，單質不能發生分解反應，化合物可以發生分解反應。

單質和化合物雖然組成元素的種數不同，但它們可以相互轉化。單質可以和單質反應生成化合物，也可以和 化合物反應生成另一種化合物。如鎂條在空氣中燃燒生成氧化鎂，其中鎂、氧氣屬於單質，氧化鎂屬於化合物；一氧化碳燃燒生成二氧化碳，其中一氧化碳和二氧化碳屬於化合物，氧氣屬於單質。化合物也可以通過分解反應生成單質，如過氧化氫分解，放出氧氣，同時生成水。過氧化氫屬於化合物，氧氣屬於單質。

在熱力學中，以每種元素最穩定的單質的標準生成焓和標準生成自由能為0，以此推算其他物質的熱力學量。由於組成物質的元素只有一種，一般單質的標準熵比化合物低。

單質的氧化數視作0。

到了21C的今天，收集、儲藏化學元素單質變為了人們的一種業餘愛好。著名化學家、元素收藏家西奧多·格雷（Theodore gray）便是其中的一名佼佼者，他從2002自始收藏元素單質，多年來費盡心血收集的2000多件與元素有關的標本和物品，可以和任何一個專業的博物館媲美，並在其後整理出版了風靡全球的《視覺之旅：神奇的化學元素》以及《瘋狂科學》等圖書。自此往後，越來越多的化學愛好者以收藏元素單質表明自己對化學的熱愛。

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