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Tutta la materia è un enorme raggruppamento di molecole. Sono un'unione di due o più atomi, che sono l'unità più elementare della materia fisica. A ciascuno viene assegnato un peso diverso, in base al numero di protoni e neutroni nel nucleo e di elettroni nella nube circostante. La stessa forza elettromagnetica che tiene insieme un singolo atomo può anche unire due o più atomi per formare una molecola, mentre molti di loro si uniscono per formare la materia.
Atomi
Gli atomi, i "mattoni" fondamentali della vita, sono composti da tre particelle: neutroni, protoni ed elettroni. La maggior parte della massa dell'atomo si trova nel nucleo, al suo centro, composto da protoni e neutroni, mentre gli elettroni formano una nuvola nell'area esterna al nucleo. I protoni hanno una carica positiva, mentre gli elettroni sono caricati negativamente ei neutroni sono neutri. Il peso atomico di un atomo è determinato dal numero di protoni e neutroni, mentre il suo numero atomico è uguale solo al numero di protoni presenti. Mentre gli elettroni possono variare (come nel caso degli ioni, gli atomi che hanno guadagnato o perso elettroni) ei neutroni potrebbero non essere presenti (come negli atomi di idrogeno, che non li hanno), il numero di protoni in un atomo non cambia mai. Poiché gli elettroni possono essere acquisiti o persi e i neutroni possono non esistere, gli elementi sono identificati dal numero atomico, poiché il numero di protoni è costante. La tavola periodica degli elementi è una tavola che riporta tutti gli elementi di cui si conosce l'esistenza, parzialmente disposti secondo il numero. Il primo e più semplice elemento, l'idrogeno, con un solo protone e un elettrone, ha il numero atomico uno, mentre gli elementi più grandi, come la radio numero 88, sono disposti in ordine di numero di protoni.
Molecole
Le molecole sono la combinazione di due o più atomi, che formano una sostanza specifica. Forse le combinazioni più conosciute sono acqua (H2O), anidride carbonica (CO2) e ossigeno (O2 o, più precisamente, diossigeno). La formula chimica della molecola (come H2O) mostra gli atomi specifici che la compongono, nonché la quantità di ogni elemento che può essere trovata. Nel caso dell'acqua (H2O), ci sono due atomi di idrogeno e uno di ossigeno in ciascuna delle molecole d'acqua. Se la molecola perdesse uno di quegli atomi, il composto non sarebbe più acqua.
Connessioni
Le molecole rimangono coese perché le particelle positive e negative dell'atomo (protoni ed elettroni, rispettivamente) si attraggono. Questo si chiama legami chimici. Ogni molecola ha un'estremità positiva e una negativa, come quelle di una cellula, che le uniscono ad altre molecole per creare la sostanza in questione. Nel caso dell'acqua, gli atomi di ossigeno caricati positivamente sono attratti dall'atomo di idrogeno caricato negativamente, formando un legame idrogeno.
Composti
I composti sono una combinazione di più di un elemento, come l'idrogeno e l'ossigeno (acqua) o il sodio e il cloro (sale). Sebbene ci siano solo 118 elementi noti, la specifica combinazione e sequenza di atomi dà luogo a un numero infinito di possibilità. Ad esempio, il composto chimico etanolo, comunemente noto come alcol, ha la formula chimica C2H5OH. Sebbene siano presenti sei atomi di idrogeno, l'ultimo è legato all'atomo di ossigeno. È, infatti, l'attaccamento di un atomo di carbonio al gruppo idrossile (OH), che definisce qualsiasi composto organico come alcol, ma non specificamente come etanolo.
Elementi semplici
Sebbene alcune sostanze possano essere costituite da un solo elemento, la quantità di esso differenzia anche tra sostanze diverse. L'ossigeno di cui hanno bisogno gli esseri umani e altri animali è la combinazione di due atomi di ossigeno (O2). Tuttavia, tre atomi di ossigeno (O3) formano la sostanza ozono, che è una parte essenziale dell'atmosfera terrestre, ma può essere tossica per la vita organica.
