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L'atomo (dal greco ἄτομος - àtomos )è una struttura nella quale è normalmente organizzata la materia nel mondo fisico o in natura. Più atomi formano le molecole, mentre gli atomi sono a loro volta formati da costituenti subatomici quali i protoni (con carica positiva), neutroni (con carica neutra) ed elettroni (con carica negativa).

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L'elettrone è una particella subatomica con carica elettrica negativa che si ritiene essere una particella elementare.[5]

Gli elettroni, insieme ai protoni e ai neutroni, sono componenti degli atomi e, sebbene contribuiscano alla massa totale dell'atomo per meno dello 0,06%, ne caratterizzano sensibilmente la natura e ne determinano le proprietà chimiche: il legame chimico covalente si forma in seguito alla condivisione di elettroni tra due o più atomi.[6].

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Il neutrone è una particella subatomica costituita da un quark up e due quark down, con carica elettrica netta pari a zero.[1]

In quanto formato da quark appartiene alla famiglia degli adroni ed in particolare al gruppo dei barioni. Avendo spin semi-intero è un fermione.

Ha massa a riposo di 939,57 M eV/c², leggermente superiore a quella del protone, e ad eccezione del più comune isotopo dell'idrogeno (il cui nucleo atomicoconsiste di un singolo protone) il neutrone compone i nuclei insieme al protone, con il quale si trasforma in continuazione mediante l'emissione e l'assorbimento di pioni.

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Il protone è una particella subatomica composta dotata di carica elettrica positiva, formata da due quark up e un quark down che sono detti di valenza, in quanto ne determinano quasi tutte le caratteristiche fisiche.

Costituisce il nucleo assieme al neutrone, con il quale si trasforma continuamente mediante l'emissione e l'assorbimento di pioni.

In quanto formato da quark il protone appartiene alla famiglia degli adroni e in particolare al gruppo dei barioni. Avendo spin semi-intero è un fermione. Può esistere libero o legato in un nucleo atomico.

Scoperto da Ernest Rutherford nel 1919,[1] il nome "protone" venne introdotto nel 1920 dallo stesso Rutherford e deriva dal greco antico pròton (πρῶτον)

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Il numero atomico (indicato solitamente con Z, dal termine tedesco Zahl, che significa numero, e detto anche numero protonico) corrisponde al numero di protonicontenuti in un nucleo atomico.[1] In un atomo neutro il numero atomico è pari anche al numero di elettroni; in caso contrario si è in presenza di uno ione. Si usa scrivere questo numero come pedice sinistro del simbolo dell'elemento chimico in questione: per esempio ₆ C, poiché il carbonio ha sei protoni.

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La massa atomica (ma) di un dato elemento è data dalla massa a riposo di un suo atomo nel suo stato fondamentale. Trattandosi di una massa può essere espressa in grammi o kilogrammi. Tuttavia, poiché può assumere valori compresi tra i 10−25 kg e i 10−27 kg, è solitamente espressa in unità di massa atomica unificata (u) definita per convenzione come 1/12 della massa di un singolo atomo di carbonio-12 (isotopo stabile, non radioattivo e il più abbondante del carbonio) a riposo. Il maggiore contributo alla massa atomica è dato da protoni e neutroni del nucleo e per questo motivo il suo valore è quasi lo stesso del numero di massa[1][2].

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Il numero di massa (solitamente indicato con A) è pari al numero di nucleoni (cioè protoni e neutroni) presenti in un atomo.[1][2]

Quando di un elemento si vuole specificare il numero di massa, lo si scrive in alto (in posizione apice), a sinistra del simbolo chimico.[2] Ad esempio, per l'atomo del carbonio, con numero di massa 12 si rappresenta la somma dei suoi 6 protoni e dei rispettivi neutroni: ¹²C.

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isotopi Atomi che hanno numero atomico uguale e occupano perciò lo stesso posto nel sistema periodico degli elementi, ma hanno massa atomica diversa. I primi i. a essere scoperti furono gli i. radioattivi, allorché intorno al 1907, si constatò l’impossibilità di separare con mezzi chimici certi elementi radioattivi dai prodotti di disintegrazione: i primi tre i. individuati furono torio, radiotorio e ionio, di numero atomico 90. I. non radioattivi furono invece scoperti nel 1914 da O. Hönigschmid, che ne trovò due del piombo. Il termine i. fu introdotto nel 1913 da F. Soddy.

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Dmitrij Ivanovič Mendeleev (in russo: Дми́трий Ива́нович Менделе́ев? Tobol'sk, 8 febbraio 1834 – San Pietroburgo, 2 febbraio 1907) è stato un chimico russo. Fu l'inventore della tavola periodica degli elementi. A differenza di altri precedenti contributori alla tavola, Mendeleev fornì un sistema di classificazione che prevedeva le caratteristiche di elementi non ancora scoperti.

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La tavola periodica degli elementi (o semplicemente tavola periodica) è lo schema con cui sono ordinati gli elementi chimicisulla base del loro numero atomico Z e del numero di elettroni presenti negli orbitali atomici s, p, d, f.

La tavola periodica degli elementi è stata ideata dal chimico russo Dmitrij Ivanovič Mendeleev[1] nel 1869, e, in modo indipendente, dal chimico tedesco Julius Lothar Meyer (1830 - 1895).[2] La tavola contava in principio numerosi spazi vuoti, previsti per gli elementi che sarebbero stati scoperti in futuro, alcuni dei quali nella seconda metà del Novecento.

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Il Metalli sono materiali conduttori di calore e di elettricità[1], capaci di riflettere la luce (dando luogo in tal modo alla cosiddetta lucentezza metallica), che possono essere attaccati dagli acidi (con sviluppo di idrogeno) e dalle basi, spesso con buone caratteristiche di resistenza meccanica. I metalli (soprattutto quelli del primo e del secondo gruppo) possono anche essere attaccati dall'acqua, la quale strappa loro gli elettroni di valenza dando idrogeno attraverso una reazione esotermica.

I metalli sono elementi chimici, costituendo una delle tre categorie in cui tali elementi sono suddivisi, insieme a quella dei semimetalli e a quella dei non metalli. Con l'espressione materiale metallico si fa riferimento ad un materiale che contiene metalli o leghe.
non metalli sono cattivi conduttori di calore ed elettricità. Insieme con i metalli e i semimetalli, i non metalli (a volte indicati anche come non-metalli o nonmetalli) sono una delle tre categorie in cui si suddividono gli elementi chimici secondo le loro proprietà di ionizzazione e legame.

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Una formula chimica è una rappresentazione sintetica che descrive quali e quanti atomi vanno a comporre una molecola (o una unità minima) di una sostanza (formula bruta), nonché la loro disposizione nello spazio (formula di struttura).

La formula minima (o formula empirica) di un composto indica gli elementi che lo costituiscono e i loro rapporti numerici minimi (espressi come valori interi) all'interno del composto stesso.
Alcuni esempi:

NaCl: composto formato da atomi di sodio e cloro in rapporto 1:1.

Al₂O₃ : composto formato da atomi di alluminio e ossigeno in rapporto 2:3.

NH₃ : composto formato da atomi di azoto e idrogeno in rapporto 1:3.

La formula molecolare di un composto molecolare ne indica gli elementi e il numero effettivo di atomi di ciascun elemento.
Alcuni esempi:

NH₃ : composto formato da 1 atomo di azoto e 3 atomi di idrogeno (anche formula minima).

C₆H₆ : composto formato da 6 atomi di carbonio e 6 di idrogeno.

C₆H₁₂O₆ : composto formato da 6 atomi di carbonio, 12 di idrogeno e 6 di ossigeno.

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La regola dell'ottetto è una regola empirica formulata nel 1916 da Gilbert Newton Lewis per spiegare in modo approssimato la formazione di legami chimici tra gli atomi, utilizzabile a rigore solo per gli atomi dei gruppi principali (quelli con numerazione romana) della tavola periodica. La regola enuncia che quando un atomo possiede il livello elettronico esterno completo (detto "guscio di valenza"), in genere costituito da otto elettroni, esso è in una condizione di particolare stabilità energetica, e tende a non formare ulteriori legami.[1] Considerato il fatto che tuttavia il primo livello può contenere al massimo due elettroni, sarebbe meglio parlare di "regola dell'ottetto-duetto".

Tutti gli elementi tendono ad avere una configurazione elettronica stabile (s² p⁶), ovvero a divenire non reattivi o comunque poco reattivi. Gli elementi dei primi gruppi della tavola periodica perdono elettroni attraverso un processo denominato ionizzazione assumendo in tal modo la struttura elettronica del gas nobile che li precede; gli elementi del VI e VII gruppo tendono invece ad acquistare elettroni liberando energia detta affinità elettronica e raggiungendo la struttura elettronica del gas nobile che segue.

Definizione più semplice: un atomo è stabile se possiede otto elettroni nel livello energetico più esterno o se ha completato il livello energetico più esterno. Tutti gli altri atomi tenderanno a perdere, acquistare, mettere in comune elettroni (Legame covalente) fino ad arrivare alla configurazione elettronica del gas nobile più vicino nella tavola periodica.

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I metalli, eccetto il mercurio, sono solidi a temperatura ambiente.
Gli atomi del metallo sono disposti in maniera ordinata nello spazio tridimensionale a formare un reticolo cristallino. La consistenza di un metallo fa pensare che gli atomi siano uniti da legami forti; non si tratta però di legami covalenti in quanto i metalli hanno bassa elettonegatività e bassa energia di ionizzazione, ovvero sono composti che tendono a cedere facilmente gli elettroni di valenza portando alla formazione di cationi. Non si tratta neanche di legami ionici in quanto questi atomi non hanno differenza di elettronegatività.

Il legame che unisce gli atomi di un metallo viene chiamato legame metallico: un metallo è costituito da un insieme di cationi che hanno ceduto gli elettroni di valenza. Gli elettroni espulsi sono delocalizzati su un orbitale esteso a tutto il metallo e sono liberi di muoversi

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n chimica, un legame covalente è un legame chimico in cui due atomi mettono in comune delle coppie di elettroni.

Ciò avviene perché gli atomi tendono al minor dispendio energetico possibile ottenibile con la stabilità della loro configurazione elettronica (ad esempio l'ottetto). Gli orbitali atomici contenenti gli elettroni spaiati si sovrappongono in orbitali molecolari, dando luogo ad una molecola.

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L'energia chimica è un'energia che varia a causa della formazione o rottura di legami chimici di qualsiasi tipo negli elementi chimici coinvolti nelle reazioni chimiche.

Siccome la forza dei legami chimici è associata alla distanza tra le specie chimiche (infatti legami chimici più forti tengono più vicine le specie chimiche coinvolte nel legame), l'energia chimica dipende dalla posizione reciproca delle particelle che costituiscono una sostanza.

Essa è quindi l'energia immagazzinata nei legami chimici ed è sostanzialmente riconducibile alla somma dell'energia potenziale delle interazioni elettrostatiche delle cariche presenti nella materia ponderabile, più l'energia cinetica degli elettroni.

Se si considera come "livello zero" di energia chimica quello in cui non sussistono legami chimici, l'energia chimica risulta negativa. Legami diversi possiedono diversa energia di legame, quelli più stabili possiedono valore più negativo.

La risonanza è un fenomeno chimico-strutturale che influenza notevolmente l'energia chimica in senso stabilizzante. La reattività e la cinetica dei diversi composti risentono delle differenze di energia chimica.

L'energia chimica è prodotta nel corso delle trasformazioni che avvengono a livello molecolare.

L'energia chimica introdotta nel nostro corpo con il cibo, per esempio, ci permette di vivere attraverso l'ossidazione e in generale il metabolismo cellulare (respirazione cellulare).

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Antoine Lavoisier eseguì alcuni esperimenti concentrandosi sugli aspetti quantitativi; utilizzando una semplice bilancia, egli misurava la massa delle sostanze che venivano fatte reagire (reagenti) e quella delle sostanze ottenute alla fine della reazione (prodotti) e le metteva a confronto. In questo modo osservò che se la reazione avveniva in un contenitore chiuso, cioè senza scambio di materia con l'esterno, le masse dei reagenti e quelle dei prodotti erano uguali.Questo importante risultato gli permise di formulare quella che è nota come la legge di conservazione della massa.
Essa Dice : " Durante una reazione chimica, nulla si crea, nulla si distrugge, ma tutto si trasforma"

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Una reazione chimica è una trasformazione della materia che avviene senza variazioni misurabili di massa, in cui una o più specie chimiche (dette "reagenti") modificano la loro struttura e composizione originaria per generare altre specie chimiche (dette "prodotti"). Ciò avviene attraverso la formazione o la rottura dei cosiddetti "legami chimici intramolecolari", cioè attraverso un riassestamento delle forze di natura elettrostatica che intervengono tra i singoli atomi di cui sono costituite le entità molecolari che sono coinvolte nella reazione. Tali forze elettrostatiche sono a loro volta riconducibili all'effetto degli elettroni più esterni di ciascun atomo.

Alcuni processi in cui intervengono reazioni chimiche sono:

la corrosione del ferro a ruggine (che è composta da ossidi di ferro);

la combustione del metano o altri combustibili (il metano con l'ossigeno si trasforma in anidride carbonica e vapore acqueo);

la digestione (gli alimenti sono decomposti dai succhi gastrici in sostanze chimiche assimilabili dall'organismo);

la solubilizzazione e la formazione di miscele negli stati liquidi e solidi genera reazioni di complessazione e di dissociazione.

Una reazione non può avere luogo, o viene rallentata fino a fermarsi o addirittura a regredire se non è soddisfatta una serie di condizioni, come ad esempio presenza dei reagenti in misura adeguata e condizioni di temperatura, pressione e luce adatte alla specifica reazione.

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Nel legame ionico l'attrazione esercitata dal nucleo dell'atomo più elettronegativo sull'altro atomo, meno elettronegativo, è così forte che la nuvola di carica elettronica può considerarsi come spostata completamente sull'elemento più elettronegativo. L'elettrone dell'altro elemento, meno elettronegativo, viene strappato e un legame ionico è creato in seguito alla formazione di un catione e un anione. Il legame così creato è puramente elettrostatico dovuto all'attrazione reciproca (per la legge di Coulomb) dai due ioni di carica opposta.

A differenza del legame covalente che si produce lungo la direzione stabilita dagli orbitali di legame, il legame ionico non è direzionale. L'attrazione tra cariche di segno opposto infatti, non si sviluppa in un'unica direzione ma agisce con ugual forza, in tutte le direzioni con simmetria sferica (a pari distanza).