Теория
Простые вещества образованы атомами одного химического элемента. Среди них различают металлы и неметаллы. Неметаллы — группа простых веществ, свойства которых обычно отличаются от характерных металлических свойств. Однако одного внешнего признака недостаточно для безошибочного определения: в этой группе встречаются заметные исключения.
Название химического элемента и название простого вещества могут совпадать, но их смысл различается. Элемент — определённый вид атомов, а простое вещество — материальный объект, состоящий из атомов этого элемента. Один элемент способен образовывать несколько простых веществ с различным строением и свойствами. Поэтому связь «один элемент — только одно вещество» неверна.
При обычных условиях неметаллы встречаются в разных агрегатных состояниях. Кислород и азот — газы, сера и углерод в распространённых формах — твёрдые вещества, бром — жидкость. Состояние зависит от температуры и давления. Нельзя определять вещество как газ или твёрдое тело без указания условий, если они существенно меняются.
Первый пример — сравнение кислорода и воздуха. Кислород является простым веществом, его формула O₂ показывает два атома кислорода в молекуле. Воздух представляет собой смесь газов, в том числе азота и кислорода. Поэтому воздух нельзя назвать одним простым веществом или присвоить ему одну химическую формулу.
Многие неметаллы образуют молекулы. Формулы H₂, N₂ и O₂ показывают двухатомные молекулы водорода, азота и кислорода. У благородных газов, например гелия, частицы представлены отдельными атомами. Не все твёрдые неметаллические вещества состоят из отдельных молекул: их атомы могут образовывать протяжённую связанную структуру.
Второй пример — алмаз и графит. Оба являются простыми веществами углерода, но расположение и связь атомов различаются. Алмаз очень твёрдый и при обычных условиях не проводит электрический ток, графит мягкий и проводящий. Этот пример показывает, что свойства определяются не только видом атомов, но и строением вещества.