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La Chimica. Cos'è?

Partiamo dalle origini, ovvero, cos'è concretamente questa disciplina scientifica? Potrei dilungarmi a dismisura e potrei scegliere infinite strade per rispondere a questa domanda, ma per spiegazioni più approfondite c'è sempre tempo. Ora mi limito a dire semplicemente che la chimica è quella scienza che studia la natura, la composizione, le proprierà e la trasformazione della materia.

La materia forma i corpi, ciascuno dei quali è caratterizzato da un volume e una massa. Per massa intendiamo la resistenza che un corpo oppone ad una forza che tenta di far variare lo stato di quiete o moto. Quindi in poche parole, che tenta di accelerarlo.

E' molto importante iniziare a familiarizzare con questi termini perchè nel corso degli studi torneranno sempre, e la comprensione di questo linguaggio sarà data per scontata.

Dalla "materia" agli "elementi"

Entrando più nello specifico è bene precisare che la materia puo' presentarsi sottoforma di "sostanze pure" (elementi o composti), o di "miscele", ma tutti hanno un denominatore comune, un precursore inscindibile da cui deriva tutto cio' che vediamo e percepiamo: l'ATOMO.

L'atomo è la più piccola parte dell'elemento che conserva caratteri strutturali sufficienti per la sua identificazione.

Sono conosciuti 110 elementi, 92 naturalmente presi in natura, 18 ottenuti artificialmente e sono distinti in "metalli", "non metalli", "semimetalli" e "gas nobili".

Uniti tra loro attraverso particolari tipi di legami che analizzeremo meglio in seguito, vanno a formare piccole o grandi molecole (macromolecole). La molecola è la più piccola parte di un elemento capace di esistenza libera e indipendente che ne conserva le proprietà chimiche e molte proprietà fisiche.

E' rappresentata con "formula molecolare" che mostra il simbolo dell'elemento con un pedice, in basso a destra, che indica l'esatto numero di atomi che formano una molecola (es.: H2, He, O2; N2, F2, ecc...)

Semplice modello atomico

Una minuscola sfera costituita da una parte centrale compatta dotata di carica positiva detta nucleo, circontata da una nube di carica negativa formata da elettroni.

Il nucleo è la sede di varie particelle dette nucleoni, le più importanti sono protoni e neutroni, i primi di carica positiva unitaria, i secondi sono privi di carica quindi elettricamente neutri.

Il NUMERO ATOMICO dell'elemento è dato dal numero dei protoni (Z) ed è fisso e costante e rappresenta la caratteristica strutturale che permette di individuare l'identità chimica. Il numero dei neutroni invece, puo' differire andando così a caratterizzare gli "isotopi": atomi contenenti lo stesso numero di protoni con differenti proprietà chimiche (simili ma non uguali).

In atomi elettricamente neutri il numero di protoni è pari a quello degli elettroni. Questi ultimi possono essere ceduti o acquistati, dando luogo a cariche positive o negative. In tal caso l'atomo si trasforma in "ione" (atomo con carica elettrica) a sua volta positivo (catione - vengono ceduti elettroni) o negativo (anione - vengono acquistati elettroni). Il numero degli elettroni acquistati o ceduti determina il numero di ossidazione degli ioni (N.O.). In poche parole in N.O. è il valore della carica positiva (toveremo il segno + in alto, vicino al n.o) o negativa (segno -) dello ione.

Modello atomico attuale

Fino ai primi del '900 si è sempre pensato che l'elettrone ruotasse attorno al nulceo seguendo una traiettoria circolare fissa o ad orbita (solo a certe distanze dal nucleo). Questo secondo il modello atomico di Bohr.

Secondo il modello atomico attuale invece, l'elettorne viene descritto con la meccanica quantistica (attraverso dei numeri quantici) nella sua versione ondulatoria. Gli elettroni quindi, si spostano nello spazio attorno al nucleo come onde, gli stati energetici dell'atomo devono essere descritti con equazioni che descrivono i fenomeni ondulatori.

Tutto questo lo si puo' ottenere mediante le funzioni d'onda. Esse descrivono l'energia e la densità elettornica dell'atomo, ovvero una mappa della carica negativa nello spazio attorno al nucleo.