Прóстá речови́на — хімічна речовина, структурні одиниці якої: або є представниками; або складаються з атомів, тільки одногохімічного елементу. Еталонний стан (хімічного елемента, простої речовини) (reference state (of an element)) — стан, в якому хімічний елемент (проста речовина) є стабільним при вибраних за стандартні умовах — тиску та температурі.
Наприклад, до простих речовин належать: водень, азот, озон тощо, бо молекули водню H2 складаються тільки з атомів водню, молекули азоту N2 — тільки з атомів азоту, молекули озонуO3 — тільки з атомів кисню. Деякі прості речовини складаються безпосередньо з атомів: так, газгелій складається лише з атомів гелію He; газ аргон — лише з атомів аргонуAr. Всі інші благородні гази також складаються з атомів лише одного хімічного елементу.
Прості речовини є формою існування хімічних елементів у вільному (чистому) вигляді, бо атоми всіх хімічних елементів в присутності інших атомів не можуть існувати ізольовано (інакше кажучи, елементи, не пов'язані хімічно ні з яким іншим елементом, утворюють прості речовини).
Всі прості речовини є чистими речовинами. Число простих речовин значно перевищує число відомих хімічних елементів. Відомо близько 500 простих речовин[1][2].
Класифікація
Прості речовини в залежності від наявності або ненаявності в них тих чи інших ознак, властивостей класифікують наступними методами:
За типом хімічного зв'язку
В залежності від типу хімічного зв'язку між атомами простих речовин, останні зазвичай розділяють на два класи:
Таку класифікацію простих речовин запропонував видатний французькийвченийА.Л. Лавуазьє в кінці XVIII сторіччя[3]. Хімічні елементи, від яких походять метали, називають металічними, а ті, що утворюють неметали, — неметалічними. Чіткої межі між металами та неметалами не існує. Деякі неметали виявляють металічні властивості, а метали — неметалічні. Так, графіт проводить електричний струм, а олово — дуже крихкий метал. Незважаючи на умовність поділу простих речовин на метали і неметали, його вважають доволі зручним.
За типом структурної одиниці
В залежності від того з яких структурних одиниць складаються ті чи інші прості речовини, останні зазвичай відносять до двох класів:
Немолекулярні речовини — хімічні речовини, структурними одиницями для яких є: або безпосередньо атоми; або групи атомів поєднані між собою хімічними зв'язками та при цьому не є молекулами[4]. Ними за звичайних умов є всі метали та благородні гази, а також всі інші неметали, що не перераховані вище.
За наявністю хімічного зв'язку
Прості речовини в залежності від наявності або не наявності хімічного зв'язку між власними атомами, існують у двох варіантах:
Хімічні сполуки — хімічні речовини, структурні одиниці (молекули або інші формульні одиниці (якщо сполука немолекулярна)) яких складаються з атомів сполучених між собою певним типом хімічного зв'язку. За звичайних умов майже всі прості речовини (окрім благородних газів) є хімічними сполуками.
Одноатомні гази — гази, що являють собою прості речовини, структурними одиницями для яких є не пов'язані хімічним зв'язком атоми. За звичайних умов їхніми представниками є благородні гази. Також за певних умов (наприклад при достатньому нагріванні) будь-який хімічний елемент може бути одноатомним газом.
у рідкому (тобто є рідинами) — для 2 (Br, Hg) (також слід зауважити що за кімнатної температури (або близької до неї) рідинами стають: Fr (27 °C), Cs (28 °C), Ga (30 °C), Rb (39 °C));
Прості речовини одного й того хімічного елементу, що різняться структурними одиницями (за будовою), а як наслідок і за властивостями, є алотропними модифікаціями цього ж хімічного елементу. Здатність деяких хімічних елементів існувати у вигляді двох або більше простих речовин називається алотропією.
Явище алотропії може бути обумовлено або різним складоммолекул цих простих речовин даного елемента (алотропія складу), або різною будовою молекул і способом розміщення молекул (атомів) в кристалах простої речовини (алотропія форми)[2]. Різні алотропні модифікації одного хімічного елемента можуть переходити одна в одну. Для кожного хімічного елемента його алотропні модифікації завжди розрізняються по фізичним властивостям та хімічній активності (так, озон активніше кисню, а температура плавлення алмаза більше, ніж у фулеренів).
Прості речовини деяких елементів, яким властиве явище алотропії
Назви простих речовин майже в усіх випадках збігаються з назвами відповідних хімічних елементів. Проте через те що деякі елементи утворюють по декілька простих речовин, назви останніх можуть відрізнятись від назв відповідних хімічних елементів (або не повністю відповідати їм). В такому випадку назви алотропних видозмін зазвичай утворюються з назв елементів і відповідних їм прикметників, наприклад: білий фосфор, червоний фосфор, аморфний вуглець, і т.д. Тільки для алотропних модифікацій кисню та вуглецю існують власні назви — озон, графіт, алмаз, карбін, фулерен.
Структура простої речовини позначається хімічною формулою. Так для кисню вона є O2, озону — O3, білого фосфору — P4, тощо. Для простих речовин немолекулярної будови число атомів у формулі не зазначається, тобто хімічна формула таких речовин за написанням збігається з символом хімічного елемента. Так, формула аргону — Ar, заліза — Fe, кремнію — Si, графіту та алмаза — C, міді — Cu, алюмінію — Al, тощо.
У зв'язку з тим, що назви хімічних елементів і простих речовин здебільшого збігаються, поняття «атом», «хімічний елемент» та «проста речовина» не слід змішувати:
«Атом» — конкретне поняття, бо являє собою частинку що існує реально;
«Хімічний елемент» — збірне, абстрактне поняття, бо лише класифікує певну сукупність атомів;
«Проста речовина» — форма, в якій хімічний елемент (певна сукупність атомів) у вільному (непов'язаному з іншими елементами) вигляді існує в природі.
Також потрібно розрізняти властивості (характеристики) простої речовини (сукупності частинок) та властивості (характеристики) хімічного елемента (ізольованого атома певного виду) (див. таблицю нижче).
Порівняння характеристик хімічного елемента та простої речовини
↑ абАхметов Н.С. Общая и неорганическая химия. — 4. — Москва : Высшая школа, Издательский центр «Академия», 2001. — С. 253-269. — 15 000 прим. — ISBN 5-06-003363-5, 5-7695-0704-7.
Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия. — 4. — Москва : Высшая школа, Издательский центр «Академия», 2001. — С. 253-269. — 15 000 прим. — ISBN 5-06-003363-5, 5-7695-0704-7.(рос.)
Вещество // Химическая энциклопедия : в 5 т. / гл. ред. И. Л. Кнунянц. — М. : Сов. энцикл., 1988. — Т. 1 : Абляционные материалы — Дарзана реакция. — Стб. 698. — Библиогр. в конце ст. — ISBN 5-85270-008-8.(рос.)
Глинка Н.Л. Общая химия. — 24. — Ленинград : Химия, 1985. — С. 18-19.(рос.)