化学では、単原子とは何ですか？

化学では、「単原子」という用語は、元素が他の原子に結合していない単一原子の形で発生する状態を指すことがよくあります。 これは主にガスで発生し、すべての元素は十分に高い温度でこの単一原子状態を達成できます。 いわゆる希ガス（ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、およびラドン）はそれぞれ、標準の温度と圧力で自然に単原子ガスです。 単原子イオンは1つの元素のみで構成されているため、この用語はイオンに関しては多少異なる意味を持っていますが、そのような各イオンはその単一元素の複数の原子を含むことができます。 関連する化学用語は二原子です。これは、同じ元素でも2つの異なる元素でもよい2つの原子で構成される分子を指します。

特にガス状ではない場合、元素が単原子状態で存在することはめったにありません。 これは、原子が一緒にクラスター化する傾向があるためです。 物理化学では、原子と分子間のこの引力は、ファンデルワールの力によって詳細に説明されます。 希ガスは非常に安定した原子で構成されており、化学反応性が低いため、単原子状態でより簡単に存在することができます。 これらのガスは、色や臭いがないことなど、他の特性も共有しています。

イオンは、陰イオンとも呼ばれる負電荷、または陽イオンとも呼ばれる正電荷を持つ粒子です。 多原子イオンは、2つ以上の元素で構成されています。 単原子イオンは1つの元素で構成されており、この種のイオンには2つのタイプがあります。 タイプIは、イオンまたはイオンのいずれかを形成するイオン形態で常に同じ電荷を持つ単一の元素で構成されるイオンです。 これの例は銀および亜鉛イオンです。 タイプIIイオンも1つの単一元素で構成されていますが、鉄および銅の場合と同様に、イオン型ではこれらの元素は陰イオンと陽イオンの両方を形成できます。

要素の単一の原子のプロパティは、同じ要素の原子のクラスタのプロパティとは異なる場合があります。 たとえば、単原子金は、金原子のクラスターとは異なる色と異なる導電特性を持っています。 水素は通常、気体の形で発生し、2つの水素原子が1つの水素分子を形成します。 単原子水素は非常にまれで非常に不安定ですが、科学者は、たとえば宇宙旅行などの強力な燃料として使用できると考えています。