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单质 编辑
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。
中文名:单质
外文名:Elementary Substance, pure element
范围:所有化学元素的游离纯净物
正确表达:单质是同种元素构成的纯净物
化合价:单质的化合价永远为零
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)
正确表达:单质是同种元素组成的纯净物
首先,单质
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。
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。
氟·氟气
铝
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。
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。
两者共同点
磷
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
氯
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。
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。
钾·钾块
单质的氧化数视作0。
西奥多·格雷与朋友交谈于他的元素木桌上
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