Hvordan kombineres atomer til at fremstille forbindelser?

Mens atomer af et element eksisterer alene, kombineres de ofte med andre atomer for at danne forbindelser, hvis mindste mængde kaldes et molekyle. Disse molekyler kan dannes gennem enten ionisk, metallisk, kovalent eller hydrogenbinding.

Ionisk binding opstår, når atomer enten vinder eller mister en eller flere valenselektroner, hvilket resulterer i, at atomet enten har en negativ eller positiv ladning. Elementer som natrium, der har næsten tomme ydre skaller, vil normalt reagere med atomer som klor, der har næsten fulde ydre skaller. Når et natriumatom mister en elektron, bliver dens ladning til +1; når et chloratom får en elektron, bliver dets ladning til -1. Gennem ionbinding kombineres et atom af hvert element med det andet for at danne et molekyle, som er mere stabilt, da det nu har en nulladning. Generelt resulterer ionbinding i en fuldstændig overførsel af elektroner fra et atom til et andet.

I stedet for at miste eller få elektroner, deler nogle atomer i stedet elektroner, når de danner molekyler. Atomer, der danner bindinger ved denne metode, kaldet kovalent binding, er normalt ikke-metaller. Ved at dele elektroner er de resulterende molekyler mere stabile end deres tidligere komponenter var, da denne binding tillader hvert atom at opfylde sine elektronkrav; det vil sige, at elektronerne tiltrækkes af kernerne i hvert atom. Atomer af det samme element kan danne enkelt-, dobbelt- eller tredobbelt kovalente bindinger afhængigt af antallet af valenselektroner, de indeholder.

Metallisk binding er en tredje type binding, der forekommer mellem atomer. Som navnet antyder, forekommer denne type binding mellem metaller. I metallisk binding deler mange atomer valenselektroner; dette sker, fordi individuelle atomer kun løst holder deres elektroner. Det er elektroners evne til at bevæge sig frit mellem adskillige atomer, der giver metaller deres karakteristiske egenskaber, såsom formbarhed og ledningsevne. Denne evne til at bøje eller formes uden at bryde opstår, fordi elektronerne simpelthen glider over hinanden i stedet for at adskille sig. Metalernes evne til at lede elektricitet opstår også, fordi disse delte elektroner let passerer mellem atomer.

Mens ionisk, kovalent og metallisk binding er de vigtigste typer af binding, der bruges til at danne forbindelser og give dem deres unikke egenskaber, hydrogenbinding er en meget specialiseret type binding, der kun forekommer mellem hydrogen og ilt, nitrogen eller fluor. Da disse atomer er meget større end et brintatom, vil elektronerne have en tendens til at forblive tættere på det større atom, hvilket giver det en lidt negativ ladning og hydrogenatomet en lidt positiv oplade. Det er denne polaritet, der tillader vandmolekyler at holde sammen; denne polaritet tillader også vand at opløse mange andre forbindelser.

Nogle atomer kan danne mere end en type binding; for eksempel kan metaller, såsom magnesium, danne enten ioniske eller metalliske bindinger, afhængigt af om det andet atom er et metal eller ikke-metal. Resultatet af al binding er imidlertid en stabil forbindelse med et unikt sæt egenskaber.