单质

同种元素组成的纯净物

单质（Elementary Substance, pure element）是由同种元素组成的纯净物。元素以单质形式存在时的状态称为元素的游离态。一般来说，单质的性质与其元素的性质（尤其是化学性质）密切相关。比如，很多金属的金属性都很强，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，由多种元素组成的纯净物叫做化合物。由于“单质”和“元素”在英语中是同一个词“Element”，不少以英语来学习化学的学生会把这两个概念混淆。

释义

由同种元素组成的纯净物叫做单质。元素以单质形式存在时的状态叫做元素的游离态，据此，单质的概念也可以理解为：由一种元素的原子组成的以游离形式较稳定存在的物质叫做单质。

单质必须是由一种元素组成的纯净物，因此混合物不可能是单质。一种元素可能有几种单质，例如氧元素有氧气（O2）、臭氧（O3）、四聚氧（O4，意大利的一位科学家合成的一种新型的氧分子）、红氧（O8）四种单质。尽管这些物质的任一种都是单质，因为它们都是同种元素组成的纯净物，但是氧与臭氧混在一起却不能视为纯净物，它是同种元素组成的混合物。一般来说，单质的性质与其元素的性质密切相关。比如，很多金属的性质都很强，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。

常见的单质有:

金属：铝（Al）、铁（Fe）、钙（Ca）、钾（K）、汞（Hg）

非金属：氧（O2）、硫（S8）、硅（Si）、磷（P4）、碘（I2）、氢（H2）、氮（N2）

稀有气体：氦（He）、氖（Ne）、氩（Ar）、氪（Kr）、氙（Xe）、氡（Rn）

表达

正确表达：单质是同种元素组成的纯净物

首先，单质(Element)一定是纯净物，纯净物是由一种物质构成的，例如氧气、氩气、溴素、碘粒、金块、银片、铜丝和铁锭等；

其次，单质分为由单原子分子组成的单质和由多原子分子组成的单质。单质是由一种元素组成的，铜和铁是单质，但碳酸钙（CaCO3）不是，因为碳酸钙由C、Ca、O三种元素组成，所以它不是单质，它是化合物，化合物亦是纯净物。

再次，同一种元素可以有不同种结合方式（即同素异形体）。如C，它可以构成是石墨，金刚石等，如果把他们混在一起，不能说是纯净物，只能是同一种元素组成的混合物。

所以说，单质是同种元素构成的纯净物。

错误表达：同种元素构成的是单质/纯净物是单质/只有一种元素的是纯净物。

*单质的化合价永远为0。

分类

金属单质

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。

非金属单质

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分子，如臭氧（O3）、足球烯（C60）等。能形成原子晶体的单质在常温下都是固态，而且较硬，如钻石等。

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、排列方式不同，使得同一种元素产生多种单质。他们具有不同的物理性质，但化学性质相似。

像这样由同一种元素组成的性质不同的单质叫做同素异形体。他们由同种化学元素构成，但性质却不相同的单质。同素异形体之间的性质差异主要表现在物理性质上，化学性质上也有着活性的差异。例如磷的两种同素异形体，红磷和白磷，它们的着火点分别是240和40℃，充分燃烧之后的产物都是五氧化二磷；白磷(P4)有剧毒，可溶于二硫化碳，红磷(P)无毒，却不溶于二硫化碳。同素异形体之间在一定条件下可以相互转化，这种转化是一种化学变化。

制取

物理分离法

物理分离法适用于分离提纯那些以单质状态存在，与其杂质在某些物理性质（如密度、沸点等）上有显著差异的元素。例如，淘洗黄金是利用金密度大的性质将金提取出来；又如，氧气、氮气则是根据液氧、液氮沸点的不同将液态空气分馏而制得。

热分解法

热稳定性差的某些金属化合物直接加热即可分解为金属单质。

还原法

使用还原剂制取单质的方法称为还原法。一般根据生产规模、实验要求、环境保护、安全因素、原料来源及价格等选用合适的还原剂。

电解法

活泼金属和非金属单质的制备，可采用电解法。例如，电解饱和NaCl水溶液制取氢气和氯气；电解金属熔融盐制备Li、Na、Mg、Al等金属：

氧化法

使用氧化剂制取单质的方法称为氧化法。例如，用空气氧化法从黄铁矿中提取硫，冷却硫蒸气可得到粉末状的硫。也可以从天然气中制取硫。

保存

对于不活泼的金属、非金属以及稀有气体来说，通常在实验室用玻璃器皿；在工业上用金属器皿、塑料器皿或液压钢瓶保存元素单质。但是对于某些活泼的元素（如氟）则需要选用特定的物质盛放，否则会造成与容器反应或泄露的危险。

与化合物对比

两者共同点

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。

两者区别

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。

两者联系

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。

参照意义

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。

元素收藏

到了21世纪，收集、储藏化学元素单质变为了人们的一种业余爱好。著名化学家、元素收藏家西奥多·格雷（Theodore gray）便是其中的一名佼佼者，他从2002自始收藏元素单质，多年来费尽心血收集的2000多件与元素有关的标本和物品，可以和任何一个专业的博物馆媲美，并在其后整理出版了风靡全球的《视觉之旅：神奇的化学元素》以及《疯狂科学》等图书。自此往后，越来越多的化学爱好者以收藏元素单质表明自己对化学的热爱。

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