Citologia 01 - Nozioni di chimica
L’atomo, le molecole e gli ioni
Atomo
L’atomo è la parte più piccola in cui è possibile scomporre la materia.
É costituito da un nucleo centrale con elettroni attorno ad esso e le sue dimensioni complessive sono di circa 1 Angstrom (10-10m). Il nucleo, a sua volta, è composto da due tipi di particelle:
● Il neutrone, che non ha una carica elettrica ed è la particella più grande e pesante dell’atomo;
● Il protone
, che ha carica elettrica positiva (+1 e) e una massa simile a quella del neutrone
L’elettrone
ha carica elettrica negativa (-1 e) e pesa molto meno rispetto alle particelle nucleari.
In ogni atomo il numero degli elettroni è sempre uguale a quello dei protoni; in questo modo le cariche positive e negative si annullano dando all’atomo una carica neutra.
L’associazione di queste particelle, in numero diverso, forma diversi atomi.
I diversi atomi prendono il nome di elementi e sono raggruppati nella tavola periodica, che ne descrive anche le caratteristiche principali.
Attualmente sono stati identificati 118 elementi diversi, ognuno indicato con una sigla, e sono ordinati in base al numero di elettroni/protoni.
Ad esempio il primo elemento, l’idrogeno (H), ha un solo protone ed un solo elettrone, mentre il 118esimo, l’oganesson (o Ununoctio), ne ha 118.
Di tutti gli elementi, solo i primi 94 sono presenti in natura, mentre i restanti 24 sono artificiali e creati in complessi esperimenti di laboratorio.
Molecole e ioni
Sono le più piccole parti in cui è possibile suddividere una sostanza conservandone le sue proprietà ed il comportamento chimico-fisico.
Una molecola è formata dall’unione di due o più atomi.
ed è, come gli atomi, neutra.
Se, rompendo queste molecole, gli elettroni non si dividono ugualmente si otterranno atomi (o altre molecole più piccole) con un un numero di elettroni diverso da quello dei protoni.
Tali atomi o molecole, quindi, non saranno più neutri e avranno quindi un numero di cariche positive o negative in più; si parla, in questo caso, di ioni (positivi nel primo caso, negativi nel secondo).
Per esempio, l’acqua è fatta da tante molecole di
H2O (cioè da un atomo di ossigeno O legato a due atomi di idrogeno H) ed è liquida, trasparente, inodore, ed insapore.
Se si prende una sola molecola di acqua, essa mantiene ancora le stesse caratteristiche.
Se anziché considerare tutta molecola dell’acqua si considerano i suoi elementi costituenti (per esempio l’atomo di ossigeno), questo non avrà più le stesse caratteristiche dell’acqua (infatti, l’ossigeno non è un liquido ma è un gas).
Come per l’acqua anche nel caso del sale le molecole di NaCl (cioè molecole formate da un atomo di sodio Na e uno di cloro Cl) sono composte da atomi diversi tra loro; esistono in natura anche molecole formate da atomi uguali, ad esempio l’ossigeno molecolare (due atomi di ossigeno) e l’ozono (tre atomi di ossigeno).
Sono entrambi gas composti da ossigeno ma mentre il primo è un gas incolore ed inodore, fondamentale per la respirazione, il secondo è un gas dall’odore pungente e altamente velenoso.
Però non tutto è formato da molecole. Ci sono ad esempio i metalli che sono composti da una nube di singoli atomi.
Classificazione delle molecole
Le molecole si dividono in due classi, anche se si tratta di una classificazione che presenta varie eccezioni:
● Inorganiche
. Generalmente prive dell’atomo carbonio, costituiscono la materia non
vivente (acqua, rocce, aria etc.)
● Organiche
. Contengono carbonio e formano gli organismi viventi (animali, ma anche
piante e microbi).
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Il carbonio (C) è un atomo particolare perché ha 4 elettroni liberi. Ogni elettrone libero permette un legame con un elettrone libero di un’altra molecola e quindi il carbonio può fare 4 legami con altri atomi, creando molecole complessissime, alla base dell’esistenza della vita così come la conosciamo.
Un esempio è rappresentato dal pentano, una delle più semplici molecole organiche.
Esso è formato da 5 atomi di carbonio, è un liquido incolore, fortemente
infiammabile, che non si mischia con l’acqua ed ha un suo odore caratteristico.
Basta cambiare un paio di atomi al pentano e otteniamo il pentanolo, una molecola tossica e dall’odore sgradevole.
Cambiando ancora qualche atomo otteniamo l’acido pentanoico: un liquido non tossico, che può dare al massimo una irritazione della pelle, utilizzato per produrre profumi.
Appare evidente, quindi, che piccole modifiche ad una molecola possono cambiarne completamente le sue proprietà.
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