1.3.3 单质与化合物 - Elements and Compounds

无法通过物理变化分离成更简单的组成成分的物质是纯净物[1]，可以通过物理变化分离成更简单的组成成分的物质是混合物（Mixture）。纯净物有固定的化学组成，即有固定的化学式，而混合物没有。溶液，海水，合金，土壤，沙子都是混合物。混合物中每种成分仍保留自身的化学性质。

后续章节将对溶液进行更深入的介绍。

仅由1种元素组成的纯净物称作单质（Element 或 Elementary substance），由2种或更多种元素组成的纯净物称作化合物（Chemical compound）。

石墨，金刚石为由C元素组成的单质；O₂（氧气），O₃（臭氧）为由O元素组成的单质；金属Fe（铁），Cu（铜），Ag（银），Al（铝）等均为单质；H₂（氢气），Cl₂（氯气），N₂（氮气），He（氦气），Ne（氖气）等均为由相应元素组成的单质。

而NaOH（氢氧化钠），NaCl（氯化钠，食盐的主要成分），NaHCO₃（碳酸氢钠，即小苏打），H₂SO₄（硫酸），H₂CO₃（碳酸）等物质为化合物。

注：英文的"element"既可表示"单质"又可表示"元素"，笔者对此表示非常不解。

思考1：S₈（环八硫）是单质还是化合物？P₂O₅（五氧化二磷）是单质还是化合物？

思考2：由同一种元素组成的物质一定是纯净物吗？

仅由2种元素组成的化合物称作二元化合物（Binary compound），比如NaCl（氯化钠）。这其中，如果有一种元素是氧，那么称作氧化物（Oxide），比如Na₂O（氧化钠）。如果有一种元素是氢，那么称作氢化物（Hydride），比如NaH（氢化钠）。

通常认为，除了CO，CO₂，H₂CO₃，以及任何含有CO₃^2-，HCO₃^-，CN^-，的含C元素的化合物，都是有机化合物（Organic compound），简称有机物。

其他的化合物（包括CO，CO₂等）属于无机化合物（Inorganic compound），简称无机物。

注：有机物和无机物之间没有明显界限，其定义是人为的，且仍有争议。

注：中文化学语境下，有时把单质也归入无机物中，本指南将尽量避免歧义性描述。

思考3：请判断HCl，CO₂，CO，SO₂，SO₃，HNO₃，CH₄，C₂H₆，C₃H₈，C₂H₄，C₃H₆，C₆H₆，C₂H₄O₂，C₆H₁₂O₆是有机物还是无机物。这些分子式均在1.3.1中出现过，还记得它们的名称吗？

由同一种元素组成的不同单质互称同素异形体（Allotrope），比如O₂和O₃。

具有同样的化学式的不同化合物互称同分异构体（Isomer），比如乙醇和二甲醚（同为C₂H₆O）。

同分异构现象广泛存在于有机化合物中。

思考1答案：

S₈是单质，P₂O₅是化合物。

思考2答案：

由同一种元素组成的物质不一定是纯净物，比如O₂和O₃的混合物。

思考3答案：

HCl（氯化氢），CO₂（二氧化碳），CO（一氧化碳），SO₂（二氧化硫），SO₃（三氧化硫），HNO₃（硝酸）是无机物

CH₄（甲烷），C₂H₆（乙烷），C₃H₈（丙烷），C₂H₄（乙烯），C₃H₆（丙烯），C₆H₆（苯），C₂H₄O₂（醋酸），C₆H₁₂O₆（葡萄糖）是有机物。

对本节内容有贡献的科学家包括：