Химический элемент есть вид атомов, характеризующийся одинаковым зарядом ядра.
В результате сочетания одноатомных молекул образуется простое вещество, которое является формой существования химического элемента в свободном состоянии. Сочетание разных атомов дает сложное вещество, т. е. химическое соединение.
Многие химические элементы образуют не одно, а несколько простых веществ. Такое явление называется аллотропией, а каждое из этих простых веществ — аллотропным видоизменением (модификацией) данного вещества.
Существование аллотропных видоизменений обусловлено неодинаковой кристаллической структурой простых веществ или различным числом атомов, входящих в состав молекул отдельных аллотропных форм.
Аллотропия наблюдается у углерода, кислорода, серы, фосфора и ряда других элементов. Так графит и алмаз — аллотропные видоизменения химического элемента углерода. При сгорании каждого из этих веществ образуется диоксид углерода (CO2). Это подтверждает то, что графит и алмаз состоят из одинаковых атомов — атомов химического элемента углерода.
Для серы известны 3 аллотропных модификации: ромбическая, моноклинная и пластическая (некристаллическая форма). Все они состоят из атомов серы и при их сгорании в кислороде образуется одно и то же вещество — сернистый газ (SO2). Фосфор образует 3 аллотропные модификации — белый, красный и черный фосфор. Продуктом их сгорания является гемипентаоксид фосфора (Р2О5).
Аллотропные видоизменения химического элемента различаются физическими свойствами и химической активностью. Так белый фосфор светится в темноте, очень ядовит, воспламеняется на воздухе, легко вступает в химические реакции с другими элементами. Красный фосфор, напротив, не светится, не ядовит, не воспламеняется на воздухе, в химические реакции вступает при более высоких температурах, чем белый.