Struttura molecolare
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Con il termine molecola si definisce la più piccola parte di un composto che conserva le caratteristiche chimiche del composto stesso. Le molecole sono costituite da atomi, legati tra loro attraverso vari tipi di legami chimici, e possono essere classificate in vari modi: 1) omoatomiche, se sono costituite da atomi dello stesso tipo - ad esempio, idrogeno (H2), ossigeno (O2), ozono (O3), azoto (N2), fluoro (F2), cloro (Cl2), etc. 2) eteroatomiche, se sono costituite da atomi di tipo diverso - ad esempio acido cloridrico (HCl), acqua (H2O), acido solforico (H2SO4), etc.
Il modo più semplice per rappresentare una molecola è quello di scrivere la sua formula minima, ovvero l'elenco degli elementi chimici che la costituiscono con indicati in pedice i più piccoli valori numerici attestanti i rapporti quantitativi tra i vari atomi. Ad esempio, H2O è la formula minima dell'acqua ed indica, fondamentalmente, che ogni molecola di acqua contiene un numero doppio di atomi di idrogeno rispetto agli atomi di ossigeno (ovvero che il rapporto tra ossigeno ed idrogeno è 2:1). Un altro esempio: la formula minima del benzene è CH, e ci informa che in questa sostanza l'idrogeno è presente in quantità identica rispetto al carbonio, ovvero che il loro rapporto è 1:1. Si noti che non è detto che il benzene contenga solo 1 atomo di carbonio e solo 1 atomo di ossigeno: la formula minima fornisce solo indicazioni sul rapporto tra gli elementi presenti in una molecola, e non sulla loro effettiva quantità.
Un modo più completo per rappresentare una molecola è costituito dalla cosiddetta formula bruta: si tratta dell'elenco degli elementi chimici presenti nella molecola stessa, ciascuno seguito da un pedice indicante l'effettiva quantità dell'elemento nel sistema. Ad esempio, la formula bruta dell'acqua è H2O: ciò implica che in ogni molecola d'acqua ci sono 2 atomi di idrogeno ed 1 solo atomo di ossigeno. Quella del benzene è C6H6, che ci informa che ogni molecola di benzene contiene 6 atomi di carbonio e 6 atomi di idrogeno. Si noti che la formula bruta contiene le stesse indicazioni della formula minima (nel caso del benzene, ad esempio, ci informa comunque che la molecola contiene uguali quantità di carbonio ed idrogeno), ma in più fornisce informazioni sull'effettiva quantità di atomi presenti nella molecola stessa. Spesso inoltre (è il caso dell'acqua) la formula bruta coincide esattamente con la formula minima: non è raro trovare, infatti, che nei libri di testo le diciture formula bruta o formula minima siano usate come sinonimi, ma ciò costituisce un'imprecisione.
Il modo in assoluto più completo per rappresentare una molecola è però la cosiddetta formula di struttura, ovvero l'insieme degli elementi chimici costituenti la molecola uniti da simboli convenzionali che indicano il network di legami chimici associato ad una ed una sola disposizione tridimensionale di atomi (connettività chimica, struttura molecolare, grafo molecolare). La formula di struttura fornisce le stesse informazioni della formula bruta e della formula minima (perché vanno indicati tutti gli atomi che costituiscono la molecola), ed in più consente di visualizzare in modo immediato come gli atomi sono connessi tra di loro.
Il tipo di formule di struttura correntemente utilizzato in chimica prende il nome di formule di Lewis. L'idea è di rappresentare ogni atomo con il simbolo del corrispondente elemento chimico, circondato dagli elettroni s e p che costituiscono la sua configurazione elettronica esterna indicati come puntini (dots).
I legami covalenti (omoatomici o eteroatomici) si indicheranno unendo con un trattino gli elettroni spaiati di atomi adiacenti [...]