Ogni elemento chimico viene convenzionalmente indicato con un simbolo chimico di una o due lettere, di cui la prima maiuscola.
Quando due o più atomi si uniscono si parla di molecola. Se una molecola è formata da atomi dello stesso elemento si parla di sostanza semplice o elementare.
Fe
O2
H2
Au
N2
S8
ferro
ossigeno
idrogeno
oro
azoto
zolfo
L'indice posto in basso a destra indica il numero di atomi legati a formare una molecola. Quando non è presente è sottinteso l'indice 1.
Se una molecola è formata da atomi di elementi diversi si parla di sostanza composta o, più semplicemente, di composto.
H2O CO2 NH3 CH4 H3PO4
acqua anidride carbonica ammoniaca metano acido fosforico
Le formule chimiche fin qui usate si dicono formule brute o grezze. Esse ci informano solo sul numero di atomi di ciascun elemento che entrano a far parte di una sostanza, ma non dicono nulla sul modo in cui gli atomi si legano tra loro.
Le formule che utilizzano delle barrette per evidenziare il legame chimico tra gli atomi sono dette formule di struttura. Esistono poi delle rappresentazioni tridimensionali (3D) che permettono di evidenziare la disposizione degli atomi nello spazio.
Quando si scrive una reazione chimica le sostanze che reagiscono (reagenti) vengono separate dalle sostanze che si formano (prodotti di reazione) dal segno di reazione (→).
Sia i reagenti che i prodotti di reazione sono preceduti da un numero, detto coefficiente stechiometrico, che indica il numero di molecole che partecipa alla reazione. Il coefficiente 1 è sottinteso.
2H2 + O2 → 2H2O
Due molecole di idrogeno (biatomico) reagiscono con una molecola di ossigeno (biatomico) per dare due molecole di acqua. Una reazione in cui compaiano i corretti coefficienti stechiometrici si dice “bilanciata”.
I coefficienti stechiometrici sono necessari al fine di soddisfare il principio di conservazione della massa. Durante la reazione infatti non si possono creare e non possono sparire atomi. Il numero di atomi di un elemento che si trova tra i reagenti deve sempre essere uguale al numero di atomi dello stesso elemento che si trova tra i prodotti di reazione.
Una reazione bilanciata è corretta non solo dal punto di vista qualitativo, ma anche da quello quantitativo e ci fornisce dunque informazioni sui rapporti con con cui le sostanze reagiscono.