Просты́е вещества́ — химические вещества, состоящие исключительно из атомов одного химического элемента, в отличие от сложных веществ.
Простое вещество является формой существования химических элементов в свободном виде; или, иначе говоря, атомы одного химического элемента, не связанные химически с атомами других элементов, образуют простое вещество. В учебнике Н. С. Ахметова (2001) отмечено, что известно свыше 400 разновидностей простых веществ.
По совокупности физических и химических свойств простые вещества обычно подразделяют на металлы (Na, Mg, Al, Bi и др.) и неметаллы (H, N, Br, Si и др.). В некоторых классификациях отдельно выделяют металлоиды, к которым относят, в частности, кремний.
Примеры простых веществ: молекулярные (O, O, H, Cl) и атомарные (He, Ar) газы; различные формы углерода, иод (I), металлы (не в виде сплавов).
Аллотропные модификации
Один и тот же химический элемент зачастую может образовывать несколько типов простых веществ (аллотропия), называемых аллотропными модификациями. Явление аллотропии может быть обусловлено либо различным числом атомов в молекулах простых веществ данного элемента (аллотропия состава), либо различным строением молекул и способом размещения молекул (атомов) в кристаллах (аллотропия формы). Способность элемента к образованию соответствующих аллотропных модификаций обусловлена строением атома, которое определяет тип химической связи, строение молекул и кристаллов.
Различные аллотропные модификации могут переходить друг в друга. Для данного химического элемента его аллотропные модификации различаются по физическим свойствам и могут различаться по химической активности. Например, озон является более сильным окислителем, чем кислород, а алмаз значительно твёрже графита.
Агрегатное состояние При нормальных условиях (0 °C и 101,325 кПа) соответствующие простые вещества для 11 элементов являются газами (H, He, N, O, F, Ne, Cl, Ar, Kr, Xe, Rn), для 2 — жидкостями (Br, Hg). Большинство остальных простых веществ при этих условиях являются твёрдыми телами. Для ряда короткоживущих сверхтяжёлых элементов агрегатное состояние простого вещества экспериментально не определено и оценивается теоретически.
Из перечисленных ниже металлов при комнатной температуре (20 °C) и атмосферном давлении в равновесном состоянии жидкой является ртуть; цезий, галлий и рубидий плавятся при небольшом нагревании. Их температуры плавления, а также оценка для франция: Ртуть — −38,8 °C; Франций — (27 ± 3) °C, оценка; Цезий — 28,5 °C; Галлий — 29,8 °C; Рубидий — 39,3 °C.
Отношение понятий Понятия «атом», «химический элемент» и «простое вещество» не следует смешивать. Атом — отдельная частица, а химический элемент — вид атомов с одинаковым числом протонов в ядре. Атомы одного элемента могут входить в состав как простых, так и сложных веществ.
Также нужно различать свойства (характеристики) простого вещества (совокупности частиц) и свойства (характеристики) химического элемента и его атомов, см. таблицу ниже: Характеристики химического элемента и его атомов Характеристики простого вещества атомный номеротносительная атомная массаизотопный составраспространённость в природеположение в периодической системестроение атомаэнергия ионизациисродство к электронуэлектроотрицательностьстепени окислениявалентностьаллотропные модификациихимический знак… окрасказапахэлектропроводностьтеплопроводностьрастворимостьтвёрдостьтемпература кипениятемпература плавлениявязкостьмолярная массаоптические свойствамагнитные свойствахимическая формула… Изотопный состав и средняя относительная атомная масса могут различаться у разных природных образцов одного элемента.
Названия химических элементов и соответствующих простых веществ совпадают в большинстве случаев. Однако существуют и исключения. Например, названия аллотропных модификаций кислорода — кислород (дикислород O) и озон; углерода — алмаз, графит, карбинЛинейные углеродные цепи карбина получены, в частности, внутри углеродных нанотрубок: , фуллерены.
Каждый химический элемент имеет своё условное обозначение — химический знак (символ). В ряде случаев химический знак может также выражать состав простого вещества (Zn, B, C, Ar). Однако, например, символ O может обозначать химический элемент или его атом, тогда как молекулярный кислород имеет формулу O.
См. также
Сложные вещества
Примечания
Категория:Основные положения и определения в химии