Cos'è la chimica molecolare?
La chimica molecolare è la chimica delle molecole, che copre la maggior parte della chimica nel suo insieme. Le molecole sono costituite da varie combinazioni di atomi, i mattoni fondamentali di tutto ciò che ci circonda. Ci sono 92 elementi che si verificano naturalmente sulla Terra, oltre a 25 elementi artificiali, che vengono creati in piccole quantità negli acceleratori di particelle e nei reattori nucleari. Dei 92 elementi naturali, vari arrangiamenti di 12 costituiscono il 99% di tutte le rocce e il suolo, mentre gli arrangiamenti di 5 costituiscono il 99,97% dell'atmosfera. Altri elementi si trovano in tracce, di solito una parte per milione o meno.
I fondamenti della chimica molecolare si basano su qualità di atomi chiamati valenza. Ogni atomo è costituito da piccole particelle chiamate elettroni che orbitano attorno a un nucleo costituito da particelle chiamate protoni e neutroni. L'orbita di questi elettroni è "gusci" designati dalle leggi della fisica - il primo guscio ha una capacità di due elettroni, il secondo ha una capacità di 6, il terzo 10, il quarto 14, il quinto 18, il sesto 22 e il settimo 26.
Se un atomo ha "troppo pochi" elettroni, in modo tale che il suo guscio di elettrone più esterno (noto anche come orbitale) ha più o meno di otto elettroni, "vuole" sbarazzarsi di elettroni o ottenerli legandosi con un altro atomo. La tendenza a "volere" otto elettroni nel guscio più esterno, lo stesso numero di gas nobili come l'elio (gli elementi più stabili), è chiamata regola dell'ottetto, un fatto fondamentale della chimica molecolare. Queste forze sono dettate dalle leggi dell'elettromagnetismo.
Per visualizzare la chimica molecolare, ecco un esempio. Una molecola comune è sale, NaCl o cloruro di sodio. Il sale è costituito da due atomi legati l'uno all'altro in un legame atomico. Il guscio elettronico più esterno del sodio ha un solo elettrone, ma ha una capacità di dieci. Il guscio più esterno del cloro ha sette elettroni, ma una capacità di dieci. Quando i due legano insieme, ottengono otto elettroni nel loro guscio più esterno collettivo, soddisfacendo la regola dell'ottetto. La regola dell'ottetto è soddisfatta in innumerevoli molecole. Questi legami possono essere facilmente rappresentati in immagini usando i diagrammi a punti di Lewis.
Quando gli atomi si combinano insieme in strutture stabili, formano molecole, che sono anche chiamate composti. I composti puri o le miscele di composti con proprietà uniformi sono chiamati sostanza . I composti in una sostanza possono interagire con altri composti, dando origine a situazioni chiamate reazioni chimiche. Le reazioni chimiche sono costantemente in atto intorno a noi, specialmente nei nostri corpi, che sono veri e propri calderoni di reazioni chimiche. Quando mangiamo cibo, è per fornire al nostro corpo molecole che possono subire reazioni chimiche per rilasciare energia per il suo funzionamento.