Un elemento chimico o, semplicemente, elemento è una particella formata da un solo tipo di atomo allo stato fondamentale, senza avere caratteristica di ione. La presenza di più elementi in qualsiasi stato della materia definisce la sostanza pura; differenti elementi, invece, se presenti nella stessa sostanza definiscono una miscela oppure una soluzione.
La caratteristica fondamentale di tutti gli atomi che fanno parte dello stesso elemento è che possiedono lo stesso numero di protoni e - come diretta conseguenza - lo stesso numero atomico. La presenza di un diverso numero di neutroni, invece, non determina l'appartenenza ad altri elementi chimici, ma definisce un isotopo dell'elemento. La differenziazione tra elemento chimico e isotopo è molto importante, poiché gli isotopi, anche se sono strutturalmente simili tra loro, possiedono proprietà fisiche e chimiche spesso differenti.
Elementi con ruolo biologico
| Elemento |
Ruolo biologico |
|---|
| Carbonio |
Il carbonio è un elemento importante per la diversità organica. È presente nelle cosiddette "molecole organiche" e nelle "molecole biologiche". I carboidrati, i grassi, le proteine sono formate da catene carboniose più o meno lunghe e ramificate. |
| Ossigeno |
L'ossigeno fa parte delle molecole organiche e biologiche ed ha un importantissimo ruolo nella respirazione cellulare, poiché rappresenta l'accettore finale degli elettroni. |
| Azoto |
L'azoto fa parte, attraverso il gruppo aminico, degli aminoacidi e, di conseguenza, delle proteine. |
| Zolfo |
Lo zolfo è una molecola presente in alcuni aminoacidi (metionina, cisteina, omocisteina e taurina, definiti aminoacidi solforati). |
Classificazione degli elementi chimici
Gli elementi chimici possono essere classificati in differenti modi, ciascuno dei quali mette in risalto alcune proprietà o caratteristiche dell'elemento stesso. La prima classificazione riguarda la "natura" dell'elemento e si basa sull'effettiva presenza, in natura, dello stesso. Nel corso degli ultimi decenni, a fianco degli elementi normalmente presenti in natura (ossigeno, azoto, idrogeno, carbonio, e via dicendo) sono stati sintetizzati degli elementi artificiali, quali ad esempio il plutonio.
Elementi chimici e tavola periodica
L'analisi di un elemento chimico, limitatamente a una o più proprietà, permette di osservare un andamento periodico delle stesse proprietà. Per questa ragione è possibile classificare gli elementi utilizzando la tavola periodica, disponendoli in base crescente di numero atomico e raggruppando gli stessi secondo le proprietà comuni. La maggior parte di queste proprietà sono agevolmente distinguibili tra i gruppi e i periodi della tavola periodica.
L'atomo e la sua struttura: Nucleo (protone, neutrone) e guscio esterno (elettrone).
Proprietà dell'atomo: Numero atomico, numero di massa, peso atomico, raggio atomico.
Specie chimiche: Ossidi.
Meccanica quantistica dell'elettrone: Ipotesi di De Broglie, orbitale atomico, numero quantico principale, numero quantico secondario, spin, salto quantico.
Configurazione elettronica: ibridizzazione sp3, ibridizzazione sp2, ibridizzazione sp, struttura di Lewis.
Legame chimico: Legame debole, legame ionico, legame metallico. Regola dell'ottetto, legame covalente, legame covalente dativo, energia di legame.
Stato della materia: Solido, liquido, aeriforme (gas).
Chimica delle soluzioni: Soluzione (solvente e soluto), concentrazione (molarità , normalità , frazione molare). Idrolisi, prodotto ionico dell'acqua.
Equilibrio chimico: Legge di azione di massa, costante di equilibrio.
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