Mappa concettuale elementi e composti

Tutte le sostanze pure possono essere classificate come sostanze semplici o elementari (o elementi) oppure come sostanze composte (o composti); le prime tramite reazioni chimiche non possono essere decomposte in sostanze più semplici, a differenza delle seconde.

Il concetto di elemento, quale entità invariante capace di produrre la stupefacente diversità della natura, è alquanto antico. Le prime testimonianze risalgono ai filosofi ionici (Talete, Anassimandro, Anassimene, Eraclito) dal VI° secolo a.c. in poi; le loro speculazioni rappresentano il primo tentativo di determinare un principio unificatore ed ordinatore della realtà fisica. I contributi dei filosofi della scuola ionica vennero rielaborati da Empedocle da Agrigento (V° secolo a.c.) attraverso la "teoria dei quattro elementi": terra, acqua, aria, fuoco. La teoria dei quattro elementi fu accolta da Aristotele (IV° secolo a.c.) a cui aggiunse l'etere, fluido eterno ed incorruttibile costituente il cosmo al di fuori della terra. Inoltre ad ogni elemento vengono assegnate due qualità primigenie:

• Terra: secca e fredda
• Acqua: umida e fredda
• Aria: umida e calda
• Fuoco: secco e caldo

Rappresentazione del sistema aristotelico

Questa visione dominerà la cultura occidentale per 2000 anni, cioè fino al XVII° secolo.
I primi segnali dello sviluppo del concetto di elemento in senso moderno sono rappresentati dall'opera di R.Boyle, che nel libro "The sceptical chymist" (1661) fornisce una prima definizione empirica di elemento chimico (sostanza che non può essere decomposta in sostanze più semplici).
Nel 1789 A.L. Lavoisier nella sua opera "Traité elementaire de chimie" elenca tutte le sostanze considerate elementi all'epoca; delle 33 sostanze elencate due sono errate (luce e calore) mentre altre otto oggi sono considerate composti, ma da ognuna di esse si è isolato un nuovo elemento.

Tavola delle sostanze semplici di Lavoisier

 Nel 1869 con la pubblicazione della tavola periodica di Mendeleev inizia lo sviluppo di uno schema di classificazione unitario degli elementi chimici; la prima tavola periodica conteneva 63 elementi, mentre oggi ne conta 118. Nel XX° secolo con lo sviluppo della conoscenza della struttura dell'atomo si giunge ad una definizione strutturale di elemento (sostanza costituita da atomi con uguale numero atomico). 

Il concetto di composto, inteso come sostanza dotata di composizione e caratteristiche definite e costanti, è emerso invece con grande difficoltà nella storia della scienza; per molto tempo si è ritenuto che i composti si originassero per semplice mescolamento degli elementi oppure per opera di non meglio specificate "unioni" o "combinazioni" degli elementi. Soltanto nel XX° secolo con lo sviluppo delle teorie del legame chimico si è  giunti ad piena comprensione della struttura dei composti.

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Per approfondire:

• La teoria degli elementi nella filosofia greca;
• Un video esperimento: la decomposizione dell'acqua nei suoi elementi per elettrolisi;