元素・物質の分類など

　酸素、水素、炭素、カルシウム、鉄・・・これらの単語は、化学を今まで学んでこなかったとしても一度くらいは聞いたり見たりしたことあるかと思います。
　これらは全て元素と呼ばれるものです。
　元素の種類は１００種類以上あり、この地球上、いや、宇宙空間のあらゆる物質は全てこれらの元素から成り立っています。

　我々の身の回りにある物質は一種類の元素のみで構成されてるものだけではなく、何種類もの元素で構成されているものも当然あります。
　それらの物質は成分によって分類が出来ます。

　物質はまず混合物と純物質に分けることが出来ます。

　純物質とは、沸点・融点・密度などの物理的性質や化学的性質が一定な物質を指します。
　具体例を挙げれば、蒸留水、塩化ナトリウム、鉄・・・などが該当します。

　これに対し混合物は、２種類以上の純物質が混ざった物質を指します。
　こちらは、純物質の混ざった割合によって沸点・融点・密度などの物理的性質や化学的性質が変化します。
　具体例としては、食塩水、空気、合金・・・などが挙げられます。
　食塩水は塩化ナトリウム（食塩）と水が混ざった物であり、当然ながら食塩の量を増やすとしょっぱくなったりして性質が変わるので、これは混合物であるといえます。

　純物質についてはさらに単体と化合物に分けることが出来ます。

　単体は、一種類の元素のみから出来ている物質のことです。
　例としては、鉄、酸素、水素・・・などが挙げられます。
　鉄はFe元素のみ、酸素はO元素のみ、水素はH元素のみで出来てますので、単体であることが確認できます。

　化合物は、二種類以上の元素から出来ている物質のことです。
　例としては、蒸留水、塩化ナトリウム、エタノール・・・などが挙げられます。
　蒸留水はH元素とO元素、塩化ナトリウムはNa（ナトリウム）元素とCl（塩素）元素、エタノールはC元素、H元素、O元素と、それぞれ複数の元素から出来ていますので、化合物であることが確認できます。

　以上が基本的な物質の分類です。

　これらをまとめると、下図のようになります。

　単体は一種類の元素から成るものだということは上で説明したとおりですが、単体は必ずしも一つの元素に対して一個しかないというわけではありません。
　同じ元素の単体なのに、物理的・化学的性質が大きく違うという特徴を持つ物質もあります。
　これを同素体といいます。

　代表的な例は、
・C元素の同素体であるダイヤモンド、黒鉛、フラーレンC₆₀
・O元素の同素体である酸素(O₂)、オゾン(O₃)
・S（硫黄）元素の同素体である斜方硫黄、単斜硫黄、ゴム状硫黄
・P（リン）元素の同素体である黄リン、赤リン
などが挙げられます。

　ダイヤモンドと黒鉛は、まず見た目が違う上に、硬さもダイヤモンドは地球上でもっとも硬いといわれるほど非常に硬いですが、それに比べると黒鉛は軟らかいです。
　また、黒鉛は電気を通すのに対し、ダイヤモンドは電気を通しません。

　このような違いが生じる理由は、原子（次ページ以降で説明します）の結合の仕方や結晶の構造が違うからです。