2 Dentro la materia

Da che cosa è formata la materia? 
Che cosa sono gli elementi? 
Di che cosa è fatta l’acqua? 

Se potessimo entrare nella materia e scomporla in parti sempre più piccole, vedremmo che ogni sostanza non mantiene sempre le sue particolari proprietà: il sale, il ferro, la plastica, lo zucchero... restano tali solo fino a un certo punto. Oltre questo punto è ancora possibile scomporre la materia in parti più piccole, fino a delle particelle indivisibili che possiamo considerare elementari, ma non saremo più di fronte alle sostanze da cui siamo partiti.

LE MOLECOLE E GLI ATOMI

Se prendiamo una zolletta di zucchero (5) e la osserviamo con attenzione, notiamo che è formata da tanti granellini attaccati; se l’assaggiamo, sentiamo il tipico sapore dolce. Se proviamo a rompere la zolletta in parti più piccole e la osserviamo con la lente d’ingrandimento, possiamo vedere la forma geometrica di questi granellini; se li assaggiamo sentiamo ancora il sapore dolce. Se potessimo studiare ogni granellino più in profondità vedremmo che a sua volta è formato da particelle più piccole, invisibili a occhio nudo, ma ancora dolci, dette molecole. La molecola, infatti, è la particella più piccola di una sostanza che mantiene inalterate le caratteristiche della sostanza stessa. Se, infine, potessimo osservare la struttura di ogni molecola di zucchero, vedremmo che è fatta da particelle ancora più piccole, dette atomi, che non sono visibili nemmeno al microscopio e non conservano più le proprietà della molecola che li contiene. Gli atomi sono le unità fondamentali della materia che si uniscono per formare molecole. Se potessimo assaggiare gli atomi della molecola di zucchero, ci accorgeremmo che non mantengono il sapore dolce.

GLI ELEMENTI E I COMPOSTI

Quando osserviamo a occhio nudo la zolletta di zucchero, a parte la forma e il colore non vediamo nulla che ci fa capire la sua composizione; possiamo ripetere l’osservazione con una lente d’ingrandimento e poi con il microscopio ottico, ma anche in questo modo non riusciremo a scoprirla. Per osservare e conoscere la composizione della materia gli scienziati sono dovuti ricorrere a strumenti e procedimenti molto complessi, che hanno permesso di “smontare” le sostanze in parti più piccole e semplici.

In questo modo, per esempio, è stato possibile stabilire che lo zucchero è formato da carbonio e acqua: il carbonio è una sostanza che non può essere più suddivisa mentre l’acqua, in particolari condizioni di laboratorio, viene ulteriormente scomposta in idrogeno e ossigeno.
Il carbonio, l’idrogeno e l’ossigeno sono esempi di sostanze semplici, chiamate elementi, formate da un solo tipo di atomi; lo zucchero e l’acqua, invece, sono esempi di sostanze composte, chiamate semplicemente composti, formate da atomi di più elementi.

In natura gli elementi chimici sono 92; altre decine sono state prodotte artificialmente in laboratorio. Ogni elemento viene indicato con un simbolo che corrisponde all’iniziale del nome latino; se più elementi hanno la stessa iniziale, si utilizzano le prime due lettere del nome latino: il carbonio, per esempio, si indica con la lettera maiuscola C, il cloro con Cl, il calcio con Ca e così via.
In un composto, invece, dove le molecole sono formate da atomi diversi tra loro (la molecola d’acqua per esempio è formata da 2 atomi di idrogeno e uno di ossigeno), il simbolo è più complesso, perché contiene più informazioni, per esempio in quale rapporto sono presenti i diversi elementi.
Quasi tutte le sostanze che si trovano in natura sono composte; il loro numero è enorme, perché le possibilità di combinare gli atomi di un elemento con atomi di un altro elemento sono moltissime. La maggior parte dei composti è formata da idrogeno, ossigeno e carbonio; altri presentano un quarto elemento fondamentale, cioè l’azoto. Esempi di composti comuni sono: il lattosio (lo zucchero del latte), l’emoglobina (la proteina del sangue), l’anidride carbonica (il prodotto di rifiuto della nostra respirazione).