La chimica della vita: elementi essenziali e la tavola periodica

Esperienze comuni con le piante

Vi è mai capitato di toccare una pianta in un ristorante per controllare se fosse vera? Possiamo capirlo perché sappiamo tutti, in maniera intuitiva, di che tipo di materiale sono fatti gli esseri viventi. Una foglia vera è umida e flessibile; una artificiale è asciutta e rigida. Ma cosa può dire la chimica sulla composizione degli esseri viventi? Una scrivania, un libro, il vostro corpo, un panino e una pianta di plastica: tutti gli oggetti esistenti nell'Universo-compresi gli esseri viventi che popolano la Terra-sono fatti di materia ed energia.

Materia ed energia nell'universo

Si chiama materia qualunque cosa che occupa uno spazio, come gli organismi, le rocce, gli oceani e i gas atmosferici. L'energia è definita dai fisici come la capacità di compiere un lavoro (in questo contesto, per lavoro si intende lo spostamento di materia): il calore, la luce ei legami chimici sono tutte forme di energia. In questo capitolo e nel prossimo ci occuperemo della composizione della materia vivente; nel Capitolo 4 parleremo dell'energia dei processi biologici.

Elementi chimici e tavola periodica

Gli elementi sono un tipo fondamentale di materia La materia di cui sono fatte tutte le cose dell'Universo consiste di uno o più elementi. Un elemento chimico è una sostanza pura che non può essere ridotta in altre sostanze con mezzi chimici. Per esempio, sono elementi l'ossigeno (O), il carbonio (C), l'azoto (N), il sodio (Na) e l'idrogeno (H).

Già dalla metà dell'Ottocento gli scienziati avevano notato regolarità nel comportamento chimico degli elementi; molti proposero schemi per organizzare gli elementi in categorie, finché il chimico russo Dmitrij Mendeleev inventò la tavola periodica, lo schema che usiamo ancora oggi. La tavola è detta "periodica" perché le proprietà chimiche degli elementi si ripetono in ogni colonna dello schema. La tavola periodica della è una versione parziale che mette in risalto gli elementi che costituiscono gli organismi.

Elementi essenziali per la vita

Per la vita sono necessari dunque gli elementi precedentemente detti in piccole quantità.

Gli elementi fondamentali sono invece quelli che sono necessari in grandi quantità.

I quattro elementi fondamentali più abbondanti sono carbonio ( C ), idrogeno e. I quattro elementi fonda (H), ossigeno (O) e azoto (N). Altri elementi fondamentali, ma meno abbondanti, sono fosforo (P), sodio (Na), magnesio (Mg), potassio (K) e calcio (Ca). Fra gli elementi essenziali ci sono poi gli elementi in tracce, come il ferro (Fe) e lo zinco (Zn), necessari in piccolissime quantità. La carenza dietetica di un elemento essenziale può causare malattie che serie. La tiroide, per esempio, è una ghiandola che per funzionare ha bisogno di iodio (1): se la dieta non ne contiene abbastanza, la tiroide si ingrossa fino a formare una massa chiamata gozzo. Allo stesso modo, il sangue ha bisogno di ferro (Fe) per trasportare l'ossigeno ai tessuti: una dieta povera di ferro può causare anemia.