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La tavola periodica degli elementi è lo schema con il quale vengono ordinati gli atomi sulla base del loro numero atomico. Il numero atomico corrisponde al numero di protoni contenuti in un nucleo atomico. In un atomo neutro il numero atomico è pari anche al numero di elettroni; in caso contrario l'atomo è detto ione.

La tavola periodica si articola in gruppi e periodi:

• ogni gruppo (colonna della tabella) comprende gli elementi che hanno la stessa configurazione elettronica esterna (modo in cui gli elettroni si dispongono attorno al nucleo). All'interno di ogni gruppo si trovano elementi con caratteristiche chimiche simili.

• ogni periodo (riga delle tabella) inizia con un elemento il cui atomo ha come configurazione elettronica esterna un elettrone di tipo s, o ns dove n è il numero quantico principale, e procedendo verso gli atomi successivi del periodo, il numero atomico Z aumenta di una unità ad ogni passaggio.

I gas nobili sono dei gas inerti e costituiscono il diciottesimo gruppo della tavola periodica degli elementi, cioè la colonna più a destra ed essi sono costituiti da atomi con gusci elettronici completi. I metalli tendono a cedere con facilità i propri elettroni di valenza a non tenersi quelli in eccesso per raggiungere la configurazione elettronica dei. I non metalli guadagnano elettroni di valenza da altri atomi più facilmente di quanto li cedano.

Il peso atomico relativo (da non confondere col numero di massa A) o massa atomica M è la massa di un atomo di un dato elemento. In questo caso si parla spesso impropriamente di peso atomico assoluto e viene espresso in grammi o kg: l'ordine dei valori oscilla tra i 10^-25 kg e i 10^-27 kg. Per ovviare al difficile uso di numeri così piccoli nei calcoli, si è convenuto di esprimere la massa atomica in rapporto al peso atomico assoluto di 1/12 dell'atomo ¹²C.

Il numero di massa (solitamente indicato con A) è pari alla somma delle masse di tutti i protoni e i neutroni presenti in un atomo.

PRINCIPALI COMPOSTI CHIMICI

Gli ossidi sono composti che si ottengono facendo reagire un elemento chimico con l'ossigeno; si dividono a sua volta in basici (ionici) se l'elemento combinato con l'ossigeno è un metallo (Fe + O₂ -> 2 FeO), e in anidridi (covalenti acidi) se l'elemento combinato è un non metallo (C + O₂ -> CO₂) .
Gli idrossidi si ottengono facendo interagire un ossido basico con l'acqua. Presentano il gruppo ossidrile OH^- (FeO + H₂O -> Fe (OH)₂).
Gli acidi ternari (ossiacidi) si ottengono facendo interagire un ossido covalente acido con l'acqua (CO_{2 +}  H₂O ->  H₂CO₃).
Gli acidi binari (idracidi) si ottengono facendo interagire l'idrogeno con un alogeno (Fluoro, Cloro, Bromo, Iodio) o con lo Zolfo (S ₊  H₂ ->  H₂S).
I sali ternari  si ottengono facendo interagire un acido ternario con un metallo o un composto che dà un metallo (H₂CO₃ + 2 Na  ->  Na₂CO₃ + H₂).
I sali binari si ottengono facendo interagire un acido binario con un metallo o un composto che dà un metallo (2 HCl + 2 Na  ->  2 NaCl + H₂).
Si definiscono idrocarburi i composti che contengono carbonio ed idrogeno. Gli idrocarburi, a loro volta, si dividono in:

• alifatici (alcani, alcheni, alchini, aliciclici);

• aromatici (benzene, xilene).

Gli alcani sono idrocarburi con legami singoli tra le molecole di carbonio. Hanno la formula generale, del tipo C_nH_2n+2. Il metano (CH₄) è un esempio di alcano. L'etano (C₂H₆) e il propano C₃H₈ sono altri due alcani. Aumentando gli atomi di carbonio, avremo il butano (C₄H₁₀), il pentano (C₅H₁₂) e l'esano (C₆H₁₄).

Dagli alcani, togliendo un atomo di idrogeno si ottiene un radicale alchilico. Dal metano, ad esempio, si ricava il radicale metile (CH₃). Se dal butano è sostituito un atomo di idrogeno con un gruppo metile, si ottiene invece un metilbubano. Gli alcani hanno un'altra caratteristica di reagire con gli alogeni e con l'ossigeno. Si ottengono gli alcoli se uno o più atomi di idrogeno è sostituito con un gruppo OH. Il metanolo o alcol metilico si ottiene partendo dal metano, con sostituzione di un H con OH (CH₃OH). Praticamente, gli alcoli sono composti organici di struttura simile agli alcani, in cui un atomo di idrogeno è sostituito da un  -OH. La loro formula grezza è C_nH_(2n + 2)O. Gli alcoli sono  primari, secondari o terziari in base al  numero di gruppi alchilici legati all'atomo di carbonio cui è legato il gruppo -OH.

Gli alcheni sono idrocarburi non saturi, perchè tra le molecole di carbonio ci sono doppi o tripli legami. Hanno formula generale C_nH_2n. Avremo l'etene (C₂H₄), il propene (C₃H₆) ed il butene (C₄H₈). Questi composti reagiscono con gli alogeni e con l'idrogeno.

Un'aldeide è un alcol deidrogenato, una sostanza che si ottiene per sottrazione di un atomo di idrogeno a partire da un alcol primario. La loro formula bruta è C_nH_2nO, e nella loro struttura presentano un gruppo formile indicato con -CHO. L'aldeide formica o formaldeide è il composto più semplice della categoria; è usato come mezzo di conservazione e come battericida. Le reazioni chimiche che coinvolgono le aldeidi sono l'ossidazione, con trasformazione in acidi carbossilici, o l'addizione con idrogeno, producendo alcol primari.

I chetoni sono composti organici di formula bruta C_nH_2nO che presentano nella propria struttura il gruppo -CO-. Il composto più semplice di questa categoria è l'acetone (o dimetil-chetone), con formula CH₃COCH₃. Il gruppo C=O viene detto genericamente carbonile.  Le principali reazioni chimiche che coinvolgono, sia le aldeidi che i chetoni, interessano l'attacco di un sostituente al carbonio carbonilico e spesso si risolvono in una semplice addizione.

Gli acidi carbossilici (o acidi organici) sono composti organici che contengono il gruppo carbossilico -COOH, o meglio,  un gruppo idrossile -OH legato ad un gruppo carbonile C=O. Gli acidi carbossilici si ottengono per ossidazione di alcoli primari ed aldeidi,  o per idrolisi di esteri, ammidi, anidridi, alogenuri acilici e nitrili. Esempio di reazione in cui si ottengono: RCH2OH (alcool 1) + CrO3( aq) ---> RCOH (aldeide) + KMnO4 ---> RCOOH (acido carbossilico). Gli acidi carbossilici danno origine ad esteri e ammidi, per sostituzione del gruppo idrossile con altri gruppi. Danno luogo a reazioni si salificazione (produzione di un sale) in aggiunta a gruppi idrossili -OH, e per disidratazione danno origine ad anidridi.

Alcuni acidi carbossilici sono:

• HCOOH è l'acido formico, trovato nel corpo delle formiche rosse, si ottiene facendo interagire l'idrossido di sodio con l'ossido di carbonio;

• CH3COOH è l'acido acetico, principale componente dell'aceto, si ricava per ossidazione batterica dell'alcol da frutta fermentata o dal vino.

Gli eteri sono composti organici con formula bruta C_nH_{(2n + 2)}O,dove l'atomo di ossigeno è legato a due gruppi alchilici. Un tempo si usava come anestetico l'etere etilico, di formula CH₃-CH₂-O-CH₂-CH₃. Gli eteri si ottengono mediante una reazione di condensazione (disidratazione) tra due alcoli.

I fenoli sono sostanze che si ottengono per sostituzione di atomi di idrogeno con gruppi ossidrile -OH dagli idrocarburi aromatici. Il composto più semplice è il fenolo (C₆H₅OH).

Gli esteri sono composti in cui viene legato un gruppo  acetile di un alcol o di un fenolo, con acido carbossilico o un suo derivato. I composti più semplici della categoria, sono:

• CH₃COOC₂H₅ acetato di etile;

• C₁₇H₃₅COOCH₃ palmitato di metile.

Una classe di esteri è data dalle cere, composti in cui le catene di carbonio, sono più lunghe di 10 atomi. Si trovano nelle "cuticole" degli invertebrati e dei vegetali. Le cere rientrano nella categoria dei lipidi (o grassi).

Molto importanti dal punto di vista biologico, i lipidi sono sostanze organiche insolubili in acqua e solubili in solventi organici come l'etere ed il benzolo. I lipidi si dividono in:

• semplici (cere e trigliceridi), ostituiti solo da idrogeno, ossigeno e carbonio;

• composti (fosfolipidi), in cui sono presenti, anche azoto, fosforo e zolfo.

• derivati (steroidi).

I gliceridi sono esteri molto importanti dal punto di vista biologico. Un gliceride è la glicerina, un alcol trivalente. Gli acidi che reagiscono con la glicerina sono tutti a catena lunga, monoinsaturi o polinsaturi. Quindi si possono avere esteri monogliceridi, digliceridi o trigliceridi a seconda di quanti gruppi ossidrili della glicerina vengono sostituiti (uno, due o tutti e tre). I componenti più noti dei gliceridi sono l'acido palmitico, l'acido stearico e l'acido oleico. Un trigliceride è formato dall’unione di una molecola di glicerolo con tre acidi grassi, che si differenziano in base alla loro lunghezza e alla presenza o meno di doppi legami (acidi grassi saturi, monoinsaturi e polinsaturi).

I fosfolipidi sono composti costituiti da una parte lipidica e da un gruppo fosfato. La loro struttura è simile a quella dei trigliceridi, da cui si distinguono per la presenza di un gruppo fosfato che conferisce una carica negativa alla molecola. La loro testa è idrofila, mentre la coda è idrofoba. Costituiscono le membrane biologiche che avvolgono le cellule.

Gli steroidi sono altri lipidi, denominati derivati perchè derivano da lipidi semplici e composti; sono importanti perchè rappresentano  i precursori di molti ormoni.

I glucidi (o zuccheri, o carboidrati) sono sostanze organiche ternarie composte da carbonio, idrogeno ed ossigeno. Comprendono:

• i monosaccaridi, composti da una singola molecola di zucchero (fruttosio, glucosio e galattosio);

• i disaccaridi, composti da 2 molecole di monosaccaridi (lattosio -> galattosio + glucosio), saccarosio -> fruttosio + glucosio,  maltosio -> glucosio + glucosio;

• i polisaccaridi, composti da numerose molecole di zucchero (amido, cellulosa)

Monosaccaridi e disaccaridi sono noti anche con il termine di zuccheri semplici, mentre i polisaccaridi sono anche detti zuccheri complessi. L'amido è prodotto dalle piante verdi, dove è utilizzato come riserva nelle cellule vegetali, ed è un'importante fonte alimentare anche per l'uomo. Il glicogeno è un polimero del glucosio che costituisce una riserva energetica degli animali. Nell'uomo è conservato prevalentemente nel fegato e nei muscoli scheletrici. La cellulosa costituisce, invece, la principale riserva energetica per gli erbivori, ma non per l'uomo, che è incapace di scinderne i legami e la sfrutta come fibra.

Le ammine sono composti organici contenenti azoto; si possono considerare composti derivati dall'ammoniaca per sostituzione di uno, due o tre atomi di idrogeno con altrettanti gruppi alchilici. In base al numero di idrogeni sostituiti vengono classificate in primarie, secondarie o terziarie.

Gli amminoacidi sono molecole organiche che nella loro struttura recano sia il gruppo funzionale dell'ammina -NH₂, sia quello dell'acido carbossilico -COOH. Gli amminoacidi sono, tra le altre cose, gli elementi costitutivi (monomeri) delle proteine. Pochi amminoacidi formano composti denominati peptidi. Gli amminoacidi essenziali sono quegli amminoacidi che un organismo non è in grado di sintetizzare da solo in quantità sufficiente, ma che deve assumere con la dieta.

Nell'alimentazione umana, si considerano essenziali i seguenti aminoacidi:

• fenilalanina

• isoleucina

• leucina

• lisina

• metionina

• treonina

• triptofano

• valina

Infine, si citano le molteplici funzioni che hanno le proteine nell'organismo umano:

• Funzione plastica;

• Funzione regolatrice (enzimi, ormoni);

• Funzione di trasporto (lipoproteine, emoglobina);

• Funzione immunitaria (anticorpi);

• Funzione di difesa dagli agenti esterni (cheratina).