素，其原子之间结合的方式可能不只一种，因此纯元素也会存在多种，也就是原子在空间中会有不同的排列方式，这些称为同素异形体，其性质也有所变化。例如碳的同素异形体中，钻石是在每个碳原子的周围都有以四面体结构互相连接的碳，而石墨是由碳原子组成的六角状层状结构，石墨烯只有单一层的石墨，但强度非常高，富勒烯的几何外形几近于球体，碳纳米管是由六角形结构组成的细管，但其电气特性又和其他的同素异形体不同。元素的一般条件（也称为参考状态）是指元素在压力一巴、指定温度（一般会是298.15K）下其热力学稳定度最高的状态。在热