Substanțe simple - substanțe chimice constând exclusiv din atomi ai unui element chimic , spre deosebire de substanțele complexe . Sunt o formă de existență a elementelor chimice în formă liberă [1] [2] ; sau, cu alte cuvinte, elementele chimice care nu sunt înrudite chimic cu niciun alt element formează substanțe simple [2] . Sunt cunoscute peste 400 de soiuri de substanțe simple [3] .
În funcție de tipul de legătură chimică dintre atomi, substanțele simple pot fi metale ( Na , Mg , Al , Bi etc.) și nemetale ( H 2 , N 2 , Br 2 , Si etc.) [3] .
Exemple de substanţe simple: gaze moleculare ( O 2 , O 3 , H 2 , Cl 2 ) şi atomice (He, Ar) ; diferite forme de carbon , iod (I 2 ), metale (nu sub formă de aliaje ).
Același element chimic poate forma adesea mai multe tipuri de substanțe simple ( alotropie ), numite modificări alotropice . Fenomenul de alotropie se poate datora fie compoziției diferite a moleculelor unui element dat ( compoziție alotropie ), fie structurii diferite a moleculelor și modului în care moleculele (atomii) sunt aranjate în cristale ( forma alotropie ). Capacitatea unui element de a forma modificările alotropice corespunzătoare se datorează structurii atomului, care determină tipul de legătură chimică, structura moleculelor și cristalelor [3] .
Diferite modificări alotrope pot trece unele în altele. Pentru un anumit element chimic, modificările sale alotropice diferă întotdeauna în ceea ce privește proprietățile fizice și activitatea chimică (de exemplu, ozonul este mai activ decât oxigenul, punctul de topire al diamantului este mai mare decât cel al fullerenei ) [4] .
În condiții normale, substanțele simple corespunzătoare pentru 11 elemente sunt gazele ( H , He , N , O , F , Ne , Cl , Ar , Kr , Xe , Rn ), pentru 2 - lichide ( Br , Hg ), pentru restul elemente - corpuri solide .
La temperatura camerei (sau aproape de aceasta), 5 metale sunt în stare lichidă sau semi-lichidă, deoarece punctul lor de topire este aproape de temperatura camerei:
Conceptele de „ atom ”, „ element chimic ” și „substanță simplă” nu trebuie confundate. „Atom” este un concept concret, deoarece atomii există cu adevărat. „Element chimic” este un concept colectiv, abstract ; în natură, un element chimic există sub formă de atomi liberi sau legați chimic, adică substanțe simple și complexe.
De asemenea, este necesar să se facă distincția între proprietățile (caracteristicile) unei substanțe simple (o colecție de particule) și proprietățile (caracteristicile) unui element chimic (un atom izolat de un anumit tip), vezi tabelul de mai jos [4] :
| Caracteristicile unui element chimic | Caracteristicile unei substanțe simple |
|---|---|
| număr atomic masa atomică relativă compoziție izotopică abundență în natură poziție în sistemul periodic structura atomică energie de ionizare afinitate electron stare de oxidare electronegativitate valență modificări alotropice semn chimic ... |
culoare miros conductivitate electrică conductivitate termică solubilitate duritate punct de fierbere punct de topire vâscozitate masă molară proprietăți optice proprietăți magnetice formulă chimică ... |
Denumirile elementelor chimice și ale substanțelor simple corespunzătoare coincid în majoritatea cazurilor. Cu toate acestea, există și excepții. De exemplu, denumirile modificărilor alotropice ale oxigenului sunt oxigen ( dioxigen O 2 ) și ozon ; carbon - diamant , grafit , carabină , fullerenă .
Fiecare element chimic are propriul său simbol - un semn chimic (simbol). În unele cazuri, un semn chimic poate exprima și compoziția unei substanțe simple ( Zn , B , C , Ar ). Totuși, de exemplu, simbolul O desemnează doar un element chimic, substanța simplă „oxigen” are formula O 2 .