Uneori este dificil sa constientizam ca viata are la baza chimia. Acesta se explica prin faptul ca de obicei avem de-a face cu „intregul”, cum ar fi copacii sau animalele si nu ne gandim la elementele din care acestea sunt constituite. Un organism este compus din sisteme de organe, organele sunt alcatuite din tesuturi, tesuturile sunt alcatuite la randul lor din celule, celulele sunt compuse din molecule, moleculele sunt alcatuite din grupari de atomi. Toate aceasta arata ca organismele vii au la baza elemente chimice.

Structura si functiile organismelor vii depind de substantele chimice. Succesul unui pradator in timpul vanatorii depinde de reactiile chimice care apar in corpul sau, cum ar fi de exemplu: reactiile chimice care permit ochilor sa vada si muschilor sa se contracte.

Pana in secolul al XIX-lea oamenii de stiinta credeau ca numai obiectele lipsite de viata, precum rocile si metalele, erau compuse din elemente chimice. Credeau ca organismele vii erau diferite si posedau o forta vitala. Ulterior, investigatiile stiintifice au demonstrat ca si organismele vii au la baza elemente chimice si prin urmare pentru a putea intelege modul de functionare al organismelor vii este necesara cunoasterea unor principii si notiuni de baza ale chimiei.

In urma studiilor s-a constat ca 98% din masa organismelor vii este reprezentata de (doar) sase elemente chimice: carbon, hidrogen, azot, oxigen, fosfor si sulf. Pe langa acestea un rol important in celule il joaca si alte elemente chimice din tabelul periodic al elementelor precum: sodiul, magneziul, clorul, potasiul, calciul, fierul, cuprul, etc..

Materia

Notiunea de materie se refera la orice care ocupa un spatiu si are o masa. Materia poate exista in trei faze de agregare: solida, lichida si gazoasa si este compusa din anumite substante de baza numite elemente. Cele mai multe dintre materii contin mai mult de un tip de element, dar exista si materii care contin numai un element. De exemplu: aerul contine mai multe elemente, dar oxigenul pe care-l respiram contine numai elementul care ii da numele. In natura exista doar 92 de elemente chimice. Se stie ca acestea sunt elemente, intrucat niciunul dintre acestea nu mai poate fi spart in alte substante cu proprietati diferite.

Atomii

Pe la inceputul anilor 1800 omul de stiinta englez John Dalton a lansat ideea ca elementele contin mici particule numite atomi. Deasemenea, el a dedus ca exista numai un tip de atom in fiecare tip de element. Numele dat fiecarui element este acelasi cu numele dat tipului de atom din care elementul este compus. Unele dintre numele care se folosesc pentru elemente (atomi) deriva din limba engleza si altele din latina. O litera sau 2 creaza simbolul atomic, de exemplu H este simbolul atomului de hidrogen.

Greutatea atomilor

Atomii au o anumita greutate. Greutatea unui atom depinde de prezenta anumitor particule subatomice. Au fost idetificate o serie de particule subatomice, insa cele mai stabile dintre acestea sunt: protonii, neutronii si electronii. Protonii si neutronii se gasesc in interiorul nucleului unui atom, iar electronii graviteaza in jurul nucleului acestuia.

Particulele subatomice sunt atat de usoare incat greutatea lor este indicata de unitati speciale numite unitati de masa atomica. Protonii si neutronii au fiecare numai o unitate atomica de greutate. Prin comparatie electronii nu au aproape nici o greutate; un electron reprezinta aproximativ 1/1800 din greutatea unui proton sau neutron.

Toti atomii unui element au acelasi numar de protoni si acest numar este numit numar atomic. Numarul de protoni nu contribuie numai la proprietatile fizice ale unui atom (masa), ci el determina indirect si proprietatile chimice.

Izotopii

Toti atomii unui element au acelasi numar de protoni, dar difera numarul de neutroni. Desi numarul de protoni dintr-un atom este fix, numarul neutronilor poate varia. Spre exemplu atomul de carbon poate avea un numar mai mare sau mai mic de neuroni decat numarul de protoni. Atomii care au acelasi numar atomic, dar la care difera numai numarul de neutroni sunt numiti isotopi.

Cei mai multi izotopi sunt stabili, dar exista cativa care sunt instabili si tind sa se rupa in forme mult mai stabile. Cand se rup izotopii emit radiatii. Acesti izotopi radioactivi pot fi detectati prin mijloace fizice sau fotografice si sunt utilizati in proceduri medicale de diagnosticare sau ca „marcari” in experimentele biochimice.

Toti atomii unui anumit element au acelasi numar atomic, care indica numarul de protoni. Acest numar este adesea scris jos in partea stanga a simbolului atomic. Greutatea atomica (masa) este adesea scrisa sus in partea stanga a simbolului atomics. De exemplu: atomul de carbon se poate nota astfel:

Izotopii sunt atomi ai aceluiasi element, dar care difera ca greutate. Numarul de protoni ramane acelasi, dar variaza numarul de neutroni. Alti izotopi ai atomului de carbon sunt urmatorii:

Proprietatile chimice ale atomilor

Protonii si electronii au sarcina electrica. Protonii au sarcina electrica pozitva, iar electronii negativa. Cand numarul de protoni este egal cu numarul de electroni atomul are sarcina electrica neutra. Atomii au proprietati chimice diferite intrucat fiecare dintre ei are un numar diferit de electroni aranjati in jurul nucleilor.

Nivelele de energie atomica

Toti electronii au aceasi masa si sarcina electrica, dar diferentele dintre ei sunt date de energia continuta. Energia este definita drept capacitatea de a realiza lucru mecanic. Electronii difera prin valoarea energiei lor potentiale, care este energia stocata gata de a produce lucru mecanic. Valoarea energiei stocate este data de plasarea electronilor pe nivele energetice. Electronii cu cea mai mica valoare a potentialului energetic sunt localizati cel mai aproape de nucleu. Electronii cu cea mai ridicata valoare a potentialului energetic sunt localizati cel mai departe de nucleu. Potentialul energetic al electronilor este dat de atractia dintre protonii incarcati cu sarcini electrice pozitive si electronii incarcati cu sarcini electrice negative.

Volumele de spatiu dintre electroni sunt numite adesea orbitali.