Часто путают понятие элемента и простого вещества. Эти понятия близки, но не одинаковы. Элемент — это совокупность атомов одного сорта, а простое вещество — то, что можно «подержать в руках» или, по крайней мере, наблюдать с помощью приборов.
Элемент — отвлечённое понятие, простое вещество — конкретное. Одиночные атомы не образуют вещества, для этого они должны собраться вместе в большом количестве.
Но способов соединения друг с другом атомов даже одного сорта может быть несколько. И тогда образуются разные простые вещества.
И отличаться друг от друга они могут очень сильно. Например, атомы углерода, собравшись в правильные соединённые друг с другом шестиугольники, образуют мягкий чёрный графит.
При других способах соединения из атомов углерода получаются очень твёрдые прозрачные кристаллы алмаза или его разновидности — лонсдейлита. Если те же атомы углерода соберутся в пустой внутри шарик, поверхность которого образована 20 шестиугольниками и 12 пятиугольниками, перед нами возникнут недавно открытые молекулы бакминстерфуллерена.
Из этих молекул получается ещё одно простое вещество элемента углерода в виде мягких жёлтых кристаллов, легко растворяющихся в бензоле.
Кроме графита, алмаза, лонсдейлита и бакминстерфуллерена существует множество других простых веществ, построенных из атомов углерода.
И углерод — не исключение, а скорее правило. Раньше уже приводились примеры олова и фосфора, которые могут существовать в виде разных простых веществ.
Несколько разновидностей (модификаций) образует элемент сера, и все они обладают разными свойствами. Некоторые из них имеют вид кристаллов разного цвета и с разной температурой плавления.
А так называемая пластическая сера представляет собой вязкую резиноподобную массу. При определённых условиях разные модификации серы довольно легко переходят друг в друга.
Но превращение разных модификаций одного и того же элемента редко происходит при удобных для наблюдения температурах. Например, для железа известно четыре модификации, но переход одной в другую происходит только при очень высоких температурах (769, 912 и 1394 °С). Поэтому в повседневной жизни мы имеем дело только с одной модификацией железа.
Рекорд же среди металлов по числу разновидностей принадлежит плутонию: у него шесть разных модификаций, переход между которыми происходит в интервале от 122 до 472 °С. Они отличаются плотностью и формой кристаллов. Если вещество состоит из атомов разного вида (то есть разных элементов), то это сложное вещество.
Например, в простом веществе железе (любой его разновидности) все атомы одинаковые — это атомы железа.
То же можно сказать и о простом веществе сере: разные модификации серы состоят из атомов только одного вида — атомов серы.
А вот сложное вещество сернистое железо (сульфид железа) состоит из атомов двух сортов — железа и серы, причём сульфид железа совершенно не похож ни на железо, ни на серу. Число окружающих нас в быту сравнительно чистых простых веществ невелико: это алюминий и медь в проводах; металлы вольфрам и молибден и газ криптон в электрических лампочках; водород и гелий в воздушных шариках; серебро, золото, платина, палладий в высокопробных ювелирных изделиях и памятных монетах; ртуть в термометре; олово на консервной банке; хром и никель на хромированных и никелированных металлических изделиях; цинк в электрических батарейках и на поверхности оцинкованного ведра (на новом ведре видны красивые цинковые кристаллы); порошок серы для борьбы с вредителями растений.
К этому можно с некоторой натяжкой добавить йод (всё же мы видим его не в чистом виде, а в растворе), кремний и германий в полупроводниковых приборах (а их мы вообще не видим)… Алмаз и графит состоят из одного элемента — углерода, но имеют разные решётки и разные свойства.