Atomo

La più piccola porzione di materia che può definire un elemento e che ne possiede le proprietà chimiche. La parola 'atomo', che deriva dal greco átomos, 'indivisibile', veniva usata dagli antichi filosofi per definire le entità elementari, indistruttibili e indivisibili, che costituivano la materia. L'atomo era considerato la più piccola porzione di materia che potesse essere concepita, e questa idea prevalse fino a quando la natura dell'atomo divenne uno degli argomenti principali della ricerca scientifica sperimentale.

Isotopi Due o più atomi aventi lo stesso numero atomico, ma diverso numero di massa. Il numero atomico è dato dal numero di protoni contenuti nel nucleo, mentre il numero di massa è la somma totale di protoni e neutroni; di conseguenza gli isotopi di un elemento hanno lo stesso numero di protoni ma contengono un diverso numero di neutroni. Essi occupano la stessa posizione nella tavola periodica, contengono un ugual numero di elettroni e hanno nuclei con uguale carica elettrica. Vedi Atomo

Molecola La più piccola porzione di una sostanza con le stesse proprietà chimiche della sostanza stessa.

Ione Particella che si forma quando un atomo o una molecola cede o acquista uno o più elettroni: nel primo caso lo ione ha carica positiva ed è detto catione, nel secondo ha carica negativa e viene chiamato anione. Il processo di ionizzazione può essere indotto da radiazioni ad alta frequenza, come i raggi X, o in generale da una luce dotata di energia sufficiente: queste radiazioni sono dette ionizzanti.

Legame chimico Legame che si forma in seguito alle forti interazioni tra atomi ed è responsabile della formazione delle molecole. Quando due o più atomi vengono posti a breve distanza, si manifesta una forza attrattiva tra gli elettroni dei singoli atomi e i nuclei vicini; se questa forza è sufficientemente intensa da mantenere uniti gli atomi, si forma un legame chimico. Tutti i legami chimici derivano dallo scambio o dalla condivisione di elettroni da parte di almeno due atomi.

Legame metallico

Si chiama metallico il legame fra elementi metallici; in questo caso gli elettroni sono delocalizzati su tutti gli atomi e perciò sono in grado di muoversi liberamente nel solido, dando luogo alle tipiche caratteristiche di conducibilità elettrica e termica, di lucentezza, di malleabilità e di duttilità dei metalli

Legame covalente

l legame covalente omeopolare si forma in seguito alla condivisione di almeno due elettroni da parte di una coppia di atomi uguali (come N o O ); in questo caso gli elettroni di legame sono distribuiti in ugual misura sui due atomi. Se gli atomi formanti la molecola sono di tipo differente (come nell'ossido di azoto, NO), il legame si dice covalente polare; gli elettroni di legame sono più vicini all'atomo più elettronegativo, così da generare un polo di carica debolmente positiva e uno di carica debolmente negativa. Sostanze di questo tipo non conducono l'elettricità, non hanno lucentezza, duttilità, né malleabilità.

Legame ionico

l legame ionico si instaura quando gli atomi di un metallo, trasformati in ioni positivi (cationi), si legano con gli ioni negativi (anioni) di un non metallo; la forza di tale legame è puramente di natura elettrostatica. Grazie alla mobilità degli ioni, i composti ionici conducono l'elettricità quando sono in soluzione acquosa o allo stato fuso.

Coesione In fisica, forza di attrazione che si manifesta tra le molecole di una stessa sostanza, determinandone lo stato di aggregazione. Le forze di coesione hanno corto raggio d'azione e sono dovute alle interazioni di carattere elettrico e magnetico che si verificano tra le cariche presenti nelle molecole del corpo, cioè elettroni e protoni. Vanno distinte dalle forze di adesione che si esercitano tra due superfici di natura diversa.

La coesione nei solidi dipende dal modo in cui sono distribuiti nello spazio gli atomi, le molecole e gli ioni, e questo dipende a sua volta dallo stato di equilibrio o meno delle particelle atomiche. Molti composti organici, ad esempio, formano cristalli molecolari in cui gli atomi sono strettamente legati nelle singole molecole, ma queste sono debolmente legate tra loro.

Solvente Sostanza liquida che scioglie un composto, separando le molecole che lo costituiscono; generalmente è presente in quantità maggiore del composto su cui agisce. L'acqua, ad esempio, è un buon solvente per il cloruro di sodio (il comune sale da tavola). Questo composto, se mescolato con acqua, si separa nei suoi costituenti, gli ioni cloro e sodio, che lasciano il cristallo e si disperdono nel liquido. L'acqua è il solvente, il sale è il soluto, e la miscela è la soluzione. I solventi agiscono rompendo i legami intermolecolari tra le particelle del soluto e sono pertanto chimicamente attivi; in particolare si distinguono in inerti o reattivi secondo che la dissoluzione avvenga con o senza alterazione del soluto. I solventi possono essere organici o inorganici e in alcuni casi hanno costituzione chimica piuttosto complessa: l'alcol utilizzato per preparare le tinture, ad esempio, contiene sempre almeno il 5% d'acqua. I solventi hanno valore commerciale: sono importanti costituenti di vernici, lacche e medicinali e vengono usati nella produzione di materiali sintetici.

Enzima Nome comune usato per indicare le molte molecole proteiche, formate da catene di amminoacidi e specializzate ciascuna nella catalisi di una specifica reazione chimica del metabolismo degli organismi viventi. Il termine enzima è stato coniato nel 1897 dal fisiologo tedesco Wilhelm Kühne (1837-1900) e deriva dal greco en, "dentro", e zymè, "lievito". Attualmente sono stati identificati più di 700 enzimi.

Condensazione Transizione di una sostanza dallo stato di vapore allo stato liquido. La condensazione si realizza per compressione o per raffreddamento ed è favorita se le pareti del recipiente vengono portate a una temperatura inferiore rispetto al vapore in esso contenuto; in questo caso infatti la sostanza cede con facilità il calore latente di evaporazione precedentemente assorbito. Il processo comporta la riduzione del volume occupato dal vapore, della velocità delle molecole che lo costituiscono e della loro mutua distanza.

Acidi e basi Classi di composti chimici che presentano proprietà opposte. Gli acidi hanno sapore aspro, conferiscono colorazione rossa alla tintura di tornasole e spesso reagiscono con i metalli liberando idrogeno gassoso; al contrario le basi hanno sapore amaro, conferiscono al tornasole colorazione blu e risultano viscide al tatto. Mescolando soluzioni acquose di un acido e di una base, si sviluppa una reazione detta di neutralizzazione, che ha la caratteristica di procedere rapidamente e di produrre un sale. L'acido solforico e l'idrossido di sodio NaOH, ad esempio, producono acqua e solfato di sodio secondo la reazione:

H SO + 2NaOH2H O + Na SO

Amminoacidi Importante classe di composti organici, caratterizzati dalla presenza di un gruppo amminico (NH ) e di un gruppo carbossilico (COOH). Venti di questi composti (alanina, arginina, asparagina, acido aspartico, cisteina, acido glutammico, glutammina, glicina, istidina, isoleucina, leucina, lisina, metionina, fenilalanina, prolina, serina, treonina, triptofano, tirosina e valina) sono chiamati alfa-amminoacidi e costituiscono i mattoni di costruzione delle proteine. La loro formula generale è:

Carboidrati Classe di composti organici contenenti idrogeno e ossigeno, combinati al carbonio nelle stesse proporzioni della molecola d'acqua (H O). La formula generale della maggior parte di questi composti può essere espressa come C_m(H O)_n. Dal punto di vista strutturale, tuttavia, questi composti non sono idrati del carbonio, come la formula sembrerebbe indicare.

Batteri (Dal greco baktérion, 'bastoncino'), grande gruppo di organismi unicellulari per lo più microscopici, privi di un nucleo distinto e caratterizzati da una modalità di riproduzione per divisione cellulare.

Prototisti Regno comprendente organismi semplici per lo più unicellulari, con cellula eucariotica. Consapevole della difficoltà di classificare gli organismi unicellulari attribuendoli al regno vegetale o animale, il biologo Ernst Haeckel aveva proposto il regno dei protisti, nel quale erano inclusi le 'monere' e gli organismi unicellulari eucarioti; la moderna classificazione prevede, invece, due regni distinti, quello dei procarioti, sovrapponibile alle 'monere' degli schemi più antichi, e quello dei prototisti, nel quale confluiscono non solo gli unicellulari eucarioti, ma anche eucarioti pluricellulari molto primitivi, come le alghe.

Funghi Gruppo di organismi eterogenei, unicellulari o pluricellulari, che ricavano il proprio nutrimento assorbendolo direttamente dall'ambiente. Le sostanze nutrienti, solubilizzate da enzimi appositamente secreti, vengono poi assorbite attraverso le sottili pareti cellulari per essere distribuite alle diverse parti dell'organismo sia mediante semplice diffusione che per effetto di correnti citoplasmatiche. Insieme ai batteri, i funghi sono responsabili della decomposizione di tutta la materia organica e si trovano ovunque esistano altre forme di vita. Alcuni funghi sono parassiti e provocano gravi patologie sia nelle piante che negli animali. La disciplina scientifica che studia i funghi è la micologia.

Animale Termine comune utilizzato per indicare tutti i membri di un regno di organismi pluricellulari, eucarioti, generalmente capaci di riproduzione sessuata. Diversamente dalle piante, che sono organismi autotrofi e pertanto costruiscono le proprie sostanze nutritive attraverso la fotosintesi a partire da composti inorganici, gli animali sono organismi eterotrofi, cioè ottengono l'energia necessaria alla propria sopravvivenza dalla demolizione di sostanze alimentari che spesso vengono ricercate attivamente. Associate a questo sistema nutritivo vi sono altre caratteristiche che permettono di distinguere la maggior parte degli animali dalle altre forme viventi: sistemi di tessuti specializzati che consentono agli animali di muoversi liberamente alla ricerca del cibo, o, nel caso degli animali sessili (attaccati a un substrato), di convogliare gli alimenti verso di loro; sistemi nervosi ben sviluppati e complessi recettori sensoriali che permettono di controllare l'ambiente circostante e di rispondere in modo rapido e duttile a stimoli di diversa natura. Al contrario delle piante, quasi tutte le specie animali hanno una crescita limitata, raggiungendo alla maturità forme e dimensioni definite.

Idrolisi Reazione chimica nella quale una molecola di acqua reagisce con una molecola di una sostanza AB, nella quale A e B possono rappresentare sia atomi sia gruppi di atomi. Nel corso della reazione le molecole di acqua si dissociano formando gli ioni H e OH , e la molecola AB si scinde in A e B . I frammenti si riuniscono a formare i prodotti finali AOH e HB. Questo tipo di reazione viene spesso detta doppia decomposizione o reazione di scambio.

Gene Unità ereditaria del materiale genetico, che determina la trasmissione di una particolare caratteristica, o gruppo di caratteristiche, da una generazione alla successiva. I geni si trovano disposti linearmente lungo i cromosomi, che negli organismi eucariotici (con cellule dotate di nucleo circondato da membrana) sono conservati all'interno del nucleo della cellula. Sul cromosoma, ciascun gene occupa una posizione precisa, detta locus; per questo motivo, a volte, il termine locus viene usato in modo intercambiabile con il termine gene.

Cellula La più piccola unità di un organismo in grado di funzionare in modo autonomo. Tutti gli organismi viventi sono costituiti da cellule e, generalmente, le strutture di complessità inferiore non vengono considerate come 'viventi'. Alcuni organismi microscopici, come i batteri e i protozoi, sono costituiti da singole cellule, mentre gli animali e le piante sono costituiti da molti milioni di tali unità, assemblate a formare tessuti e organi. Sebbene i virus e alcune porzioni solubili delle cellule siano in grado di effettuare molte delle funzioni normalmente espletate da una cellula vivente, essi mancano tuttavia della caratteristica capacità cellulare di sopravvivere, svilupparsi e replicarsi in modo autonomo e, pertanto, non vengono considerati esseri viventi. I biologi studiano le cellule per comprendere le modalità con cui esse si formano a partire dalle molecole, e per chiarire i meccanismi con i quali poi, una volta formate, esse cooperano alla costruzione di organismi complessi come gli esseri umani. Prima di poter comprendere la fisiologia, lo sviluppo e i processi di invecchiamento tipici di un corpo umano sano e di scoprire quali parti di tali meccanismi si inceppino in caso di malattia, è necessario, dunque, conoscere le cellule, ossia le unità fondamentali di cui è composto il nostro organismo.

Ecosistema Sistema dinamico capace di autoregolazione, formato dall'insieme degli organismi vegetali e animali che popolano un dato luogo (componente biotica) e dei fattori fisico-chimici che lo compongono (componente abiotica). Il concetto di ecosistema è stato sviluppato intorno agli anni Venti e Trenta, quando si è cominciato a comprendere che tra tutti gli organismi viventi (piante, animali, batteri e funghi) di una data comunità e tra questi e i flussi di energia e di materia che avvengono all'interno della biosfera esiste una stretta rete di interazioni.

Biosfera Insieme di tutti gli ecosistemi del pianeta. Si tratta di tutta la parte del nostro pianeta abitata dagli organismi, fossili e viventi, animali e vegetali, e comprende la superficie terrestre, il sottosuolo (fino a poche decine di metri di profondità), i mari, le acque continentali e l'atmosfera (fino a circa 10 km di altezza). L'esistenza della vita nella biosfera è legata alla presenza di fattori quali l'energia solare, la circolazione di energia e calore e il flusso di elementi nutritivi. Le dimensioni della biosfera sono rimaste pressoché immutate per milioni di anni, anche se nel corso delle ere geologiche le sue caratteristiche hanno subito profonde trasformazioni. La biosfera viene suddivisa in biomi, grandi regioni caratterizzate da ambienti e associazioni animali e vegetali differenti. Vedi Ecologia

Metabolismo Termine che indica l'insieme delle reazioni chimiche con cui le cellule di un organismo trasformano l'energia, mantengono la propria identità e si riproducono. Tutte le forme viventi, dai batteri ai mammiferi, dipendono da molte centinaia di reazioni metaboliche simultanee e regolate in modo preciso, che le sostengono per tutta la vita, dal concepimento alla crescita e alla maturità, fino alla morte. Ciascuna reazione viene innescata e catalizzata da enzimi ed è coordinata a numerose altre reazioni che avvengono contemporaneamente in tutto l'organismo.

Omeostasi Processo mediante il quale un organismo mantiene costanti le condizioni chimico-fisiche interne. Il concetto di omeostasi è stato delineato per la prima volta da Claude Bernard, un importante fisiologo francese del XIX secolo che affermava che "la costanza dell'ambiente interno è una condizione per la vita libera". In altre parole, ciò significa che perché un organismo cresca e si riproduca con successo rispetto all'ambiente circostante deve avere un certo grado di libertà, che ottiene con i processi omeostatici. Il termine "omeostasi" è stato coniato per la prima volta da Walter Cannon nel 1926, in riferimento alla capacità del corpo di regolare la composizione e il volume del sangue e, di conseguenza, di tutti i fluidi extracellulari in cui sono immerse le cellule; deriva dal greco omoios, "simile", e stasis, "posizione". Oggi il termine omeostasi viene utilizzato per indicare collettivamente i molti processi dell'organismo che limitano le fluttuazioni entro limiti fisiologici.