La tavola periodica è un catalogo di tutti gli elementi conosciuti, ed è sicuro dire che questo universo non esisterebbe se questi elementi non si combinassero. Ogni elemento è caratterizzato da un atomo con un certo numero di protoni e neutroni nel suo nucleo e un certo numero di elettroni che li circondano. Quando gli atomi si combinano, condividono i loro elettroni più esterni per creare stati energetici più sostenibili. Questa condivisione lega gli atomi in una struttura ionica o una molecola.
TL; DR (troppo lungo; non letto)
Gli atomi possono combinarsi in strutture reticolari ioniche o in molecole covalenti. Quando diversi tipi di atomi si combinano, il risultato è chiamato composto.
Come si combinano gli atomi?
La propensione di un atomo a combinarsi dipende dal numero di elettroni che ha nel suo guscio esterno. Ogni guscio ha otto spazi per gli elettroni tranne il primo guscio, che ha solo due spazi. Se alcuni degli spazi non sono occupati, un atomo cerca di acquisire o condividere elettroni per riempirlo e ottenere un guscio esterno stabile con otto elettroni. D'altra parte, è più facile per un atomo con solo pochi elettroni in più liberarsene per raggiungere la stabilità. I gas nobili, che includono elio, argon e neon, hanno già gusci esterni stabili pieni di elettroni, quindi questi elementi non formano combinazioni tra loro o con altri atomi.
Composto ionico: Un atomo con un solo elettrone nel suo guscio esterno cerca di donare l'elettrone a un altro atomo, mentre uno con un solo spazio lo accetterà prontamente. Di conseguenza, l'atomo che dona questo elettrone si carica positivamente e l'atomo che lo accetta si carica negativamente. L'attrazione elettrostatica lega quindi gli atomi in una struttura reticolare. Questa non è una molecola, perché le coppie di atomi non sono indipendenti, ma è un composto, perché è formato da due elementi diversi. Il comune sale da cucina, il cloruro di sodio (NaCl), è il classico esempio di composto ionico.
Legame covalente: Un atomo con uno, due, tre o quattro elettroni in più nel suo guscio esterno, o uno senza uno, due o tre elettroni, cerca di condividere gli elettroni per raggiungere la stabilità. Quando questa condivisione avviene in coppia, il legame è chiamato legame covalente e può essere molto forte. La molecola d'acqua, che si forma quando una molecola di ossigeno riempie i suoi gusci esterni con gli elettroni di due atomi di idrogeno, ne è un esempio. Gli atomi possono condividere una, due o tre coppie di elettroni e i composti che formano tendono ad avere punti di fusione e di ebollizione inferiori rispetto ai composti ionici.
Tutti gli elementi tranne i metalli formano legami covalenti. Parte di ciò che rende un metallo ciò che è è la sua propensione a perdere gli elettroni nel suo guscio esterno e diventare uno ione, che è una particella carica. Gli ioni preferiscono fondersi in strutture reticolari solide. Le molecole covalenti, invece, formano più spesso liquidi o gas.
Quando una molecola è un composto?
Gli atomi possono combinarsi per formare molecole semplici, come l'acqua, oppure possono combinarsi in grandi stringhe per formarne di complesse, come il saccarosio (C12H22oh11). Poiché il carbonio ha quattro elettroni nel suo guscio esterno, dona e accetta altrettanto bene gli elettroni, ed è l'elemento costitutivo di tutte le molecole organiche da cui dipende la vita. Tutte le molecole inorganiche e organiche composte da più di un elemento sono composti. Esempi sono acido cloridrico (HCl), metano (CH4), anidride carbonica (CO2) e saccarosio.
È anche comune che gli atomi dello stesso elemento condividano gli elettroni per raggiungere la stabilità. I due gas più abbondanti nell'atmosfera, l'azoto (N2) e ossigeno (O2), sono composti da molecole formate da un singolo elemento. Le molecole di azoto e ossigeno non sono composti, perché non sono composti da elementi diversi. Anche l'ozono (O3), una combinazione meno stabile e più reattiva di molecole di ossigeno, non riesce a qualificarsi come composto, perché è costituito da un solo elemento.