Как атомите се комбинират, за да образуват съединения?

Докато атомите на даден елемент съществуват сами, те често се комбинират с други атоми, за да образуват съединения, най-малкото количество от които се нарича молекула. Тези молекули могат да се образуват чрез йонна, метална, ковалентна или водородна връзка.

Йонно свързване се получава, когато атомите или придобият, или загубят един или повече валентни електрони, в резултат на което атомът има отрицателен или положителен заряд. Елементи като натрий, които имат почти празни външни обвивки, обикновено реагират с атоми като хлор, които имат почти пълни външни обвивки. Когато натриевият атом загуби електрон, зарядът му става +1; когато хлорният атом получи електрон, неговият заряд става -1. Чрез йонно свързване атом на всеки елемент ще се комбинира с другия, за да образува молекула, която е по-стабилна, тъй като сега има нулев заряд. Като цяло, йонното свързване води до пълен трансфер на електрони от един атом към друг.

Вместо да загубят или получат електрони, някои атоми вместо това споделят електрони, когато образуват молекули. Атомите, които образуват връзки по този метод, наречен ковалентно свързване, обикновено са неметали. Чрез споделяне на електрони, получените молекули са по-стабилни от предишните им компоненти, тъй като тази връзка позволява на всеки атом да изпълни своите електронни изисквания; тоест електроните се привличат към ядрата на всеки атом. Атомите на един и същи елемент могат да образуват единични, двойни или тройни ковалентни връзки, в зависимост от броя на валентните електрони, които съдържат.

Металното свързване е трети вид свързване, което се случва между атомите. Както подсказва името му, този тип връзка възниква между металите. При металната връзка много атоми споделят валентни електрони; това се случва, защото отделните атоми само свободно държат своите електрони. Именно тази способност на електроните да се движат свободно между многобройни атоми придава на металите отличителните им качества, като ковкост и проводимост. Тази способност да се огъва или да се оформя, без да се счупи, възниква, защото електроните просто се плъзгат един по друг, вместо да се разделят. Способността на металите да провеждат електричество се появява и защото тези споделени електрони лесно преминават между атомите.

Докато йонното, ковалентното и металното свързване са основните видове свързвания, използвани за образуване на съединения и придаването на техните уникални свойства качества, водородното свързване е много специализиран вид свързване, което се случва само между водород и кислород, азот или флуор. Тъй като тези атоми са много по-големи от водородния атом, електроните ще имат тенденция да останат по-близо до по-големия атом, придавайки му малко отрицателен заряд, а водородният атом леко положителен зареждане. Именно тази полярност позволява на молекулите на водата да се слепват; тази полярност също така позволява на водата да разтваря много други съединения.

Някои атоми могат да образуват повече от един вид връзка; например метали като магнезий могат да образуват йонни или метални връзки, в зависимост от това дали другият атом е метал или не метал. Резултатът от цялото свързване обаче е стабилно съединение с уникален набор от свойства.