Sostanze composte e sostanze semplici, atomi e molecole.

Origini dell'atomo

In questo appunto viene descritto cos’è l’atomo, cos’è una molecola, cosa sono le sostanze semplici e che cosa sono invece quelle che sono le cosiddette sostanze composte.

Lo studio dell’atomo risale a molti secoli fa. Già a partire dall’età antica, diversi filosofi dell’antica Grecia iniziarono a comprendere che tutto ciò che li circondava non era statico ma dinamico, in continuo movimento. Tutto questo dipendeva dalla composizione della materia. Si scoprì che la materia in realtà era composta da piccolissime particelle che successivamente presero in nome di atomi, termine che deriva dalla parola greca “àtomos, ovvero “indivisibile”. Pian piano gli studiosi compresero che l’unione di questi piccoli corpuscoli dava vita a numerose sostanze. Però vennero pensate diverse teorie a riguardo secondo cui alcuni pensavano che la materia fosse in continuo divenire, mentre per altri no.

Qual è la struttura dell'atomo?

Oggi sappiano che la materia che ci circonda è formata da atomi. Diversi elementi come l'idrogeno, l'ossigeno, l'oro, l'argento, il rame, il ferro e lo zolfo, non possono in alcun modo essere separate in altre sostanze e vengono chiamati “atomi”. L’atomo è formato da particelle di dimensioni microscopiche chiamate “subatomiche”. In un atomo è presente un nucleo, intorno al quale girano intorno delle particelle con carica negativa detti elettroni. Nel nucleo dell’atomo ci sono altre due particelle: i protoni con carica positiva e i neutroni con carica neutra.

Gli elettroni possiedono una massa più bassa dei protoni; invece, i protoni e i neutroni possiedono quasi la stessa massa. Di conseguenza quasi l’intera massa dell’atomo è contenuta nel nucleo, perché gli elettroni hanno una massa marginale rispetto ai protoni e ai neutroni. L’atomo nella sua totalità è neutro perché all’interno del nucleo ha una quantità di cariche positive identica alla quantità di elettroni dell’orbitale esterno. Quindi ogni carica positiva è neutralizzata dalla carica negativa.

Il numero atomico (Z) si riferisce al numero di protoni all’interno del nucleo e quindi anche il numero di elettroni. Ogni elemento presenta un proprio numero atomico identificativo differente da un altro. Poi c’è il numero di massa (A) che indica il numero di protoni e di neutroni di un elemento. Sapendo il numero atomico (Z) e il numero di massa (A) è possibile risalire al numero di neutroni dato dalla differenza tra (A) e (Z). Generalmente il numero atomico e di massa sono presenti nella tavola periodica in prossimità dell’elemento chimico corrispondente.

Composizione delle molecole

La molecola è quella parte più impercettibile di una sostanza che conserva tutte le caratteristiche più importanti. Una molecola si può scomporre in particelle ancora più piccole chiamati atomi. Infatti, una molecola è un insieme di atomi strettamente saldati insieme. Una molecola può essere composta da atomi dello stesso tipo o diversi e uniti da legami chimici.

Un atomo è in grado si formare un legame con un altro atomo attraverso la condivisione degli elettroni che possiede nell’orbitale più esterno (es. l’idrogeno (H) possiede un solo elettrone che lo condividerà per formare il legame). L’idrogeno di lega ad un altro atomo di idrogeno attraverso un legame di tipo covalente ovvero di condivisione di elettroni che ruotano attorno a tutti e due i nuclei dei due atomi. Non si tratta di un legame eterno ma può essere soggetto a rotture. Atomi diversi possono formare un determinato numero di legami covalenti. Invece un atomo di ossigeno può legare fino a due atomi e così via. Anche se il numero di legami è piccolo per ogni atomo, si possono formare molecole molto grandi dall’unione di molti atomi.

Tipologie di sostanze

Tutte le sostanze sono formate da molecole. Esistono diverse tipologie di sostanze poiché alcune possono essere costituite da molecole uguali mentre altre sostanze sono formate da molecole diverse. Quindi distinguiamo le sostanze semplici, le sostanze composte e le miscele. Una sostanza semplice è composta da una stessa tipologia di atomi come H2, O3, N2 e così via e non può essere ulteriormente scomposta con nessun mezzo, come calore o elettricità. Invece una sostanza composta è definita in questo modo perché la sua composizione deriva dall’unione di più atomi differenti come l’acqua H2O formata da due atomi di idrogeno, tenuti insieme da un legame di tipo covalente, e un atomo di ossigeno. La sostanza composta può essere scomposta in sostanze più semplici. Poi se le sostanze semplici vengono mescolate tra di loro in proporzioni differenti, allora si viene a formare la cosiddetta miscela, caratterizzata da una certa percentuale di impurità a causa della mescolanza delle sostanze semplici di partenza.

Le sostanze come l'acqua, le cui molecole sono formate da atomi di tipo diverso, sono i composti. Vi sono altre sostanze, come l'idrogeno, l'ossigeno, lo zolfo o il ferro, le cui molecole sono formate da atomi tutti uguali; queste sostanze sono gli elementi. Quindi si chiamano composti le sostanze con molecole formate da atomi di diverso tipo; mentre si chiamano elementi le sostanze con molecole composte da atomi tutti uguali.