同素异形体是指由同一种化学元素组成，结构形态却不相同的单质，而非化合物。同素异形体由于结构不同，物理性质和化学性质也有很大差异。它们在一定条件下可以相互转化，这种转化是化学变化。同素异形体的存在不是个别的孤立现象，而是非金属元素原子最外层电子数较多，成键方式多样性的宏观反映。
磷的同素异形体有红磷和白磷。红磷是紫红色无定形粉末，无味，具有金属光泽，通常用于制造火柴、农药，以及有机合成反应。白磷是白色蜡状固体，遇光会逐渐变为淡黄色晶体，又称为黄磷，有大蒜的气味，有毒，易自燃，通常用于制造高纯度的磷酸、红磷、三硫化四磷、有机磷酸酯、燃烧弹、杀鼠剂等。红磷和白磷的燃点分别是240℃和40℃，充分燃烧之后的产物都是五氧化二磷。白磷有剧毒，可溶于二硫化碳；红磷无毒，不溶于二硫化碳。
碳的同素异形体主要有石墨、金刚石（钻石）、无定形碳等。石墨是一种灰黑色、不透明、有金属光泽的晶体，具有层状结构。天然石墨耐高温，热膨胀系数小，导热、导电性好，摩擦系数小，被广泛用于生产电极、坩埚、电刷、润滑剂、铅笔等。金刚石是无色透明的晶体，是自然界已知物质中硬度最大的，常用于仪器、仪表、轴承等精密元件生产、机械加工、地质钻探等，在机械、电子、光学、传热、军事、航天航空、医学和化学领域都有着广泛的应用前景。石墨的化学性质比金刚石更活泼，它们的物理性质也有明显差异，金刚石的熔点与硬度远大于石墨。
氧的同素异形体主要有氧气和臭氧。氧气（O2）是无色无味的气体，液态氧为天蓝色，固态氧为蓝色晶体。在空气中氧气约占21% 。常温下氧气不是很活泼，不易与其他物质发生反应，但在高温下则很活泼，能与多种元素直接化合。臭氧（O3）在常温下是一种有特殊臭味的淡蓝色气体，主要存在于距地球表面20~35公里的同温层下部的臭氧层中，对阻挡紫外线有一定作用。在常温常压下臭氧稳定性较差，可自行分解为氧气。臭氧具有青草的味道，少量吸入对人体有益，过量吸入则对人体健康有一定危害。氧气通过电击可变为臭氧。
臭氧层破坏会对生态环境造成影响，会使农产品产量和质量下降；会影响人类健康，比如会增加皮肤癌和白内障患者、削弱人的免疫力、增加传染病患者等。因此，我们要减少氟利昂类产品的使用，保护臭氧层。
