单原子分子是指直接由一个原子构成的分子，常见于稀有气体（如氦、氖、氩、氪、氙、氡）以及特定条件下的原子氢等 。这类分子中单个原子即为独立分子，其化学性质由原子自身特性决定，与双原子或多原子分子存在本质差异 。稀有气体在常温常压下以单原子气体形式存在，原子间仅存在微弱的范德华力 。
稀有气体分子尺度约为0.1纳米，除氦原子最外层为2个电子外，其他稀有气体原子最外层均为8电子稳定结构，化学性质极不活泼。其熔点和沸点随原子量增加而升高，在低温条件下可液化 。单原子分子与直接由原子构成的物质（如金属）的主要区别在于微粒间作用力强度：前者原子间为弱分子间作用力，后者原子间通过强金属键结合 。
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