Hvorfor består forbindelser af metaller og ikke-metaller af ioner?

Ioniske molekyler består af flere atomer, der har et andet elektronantal end deres grundtilstand. Når et metalatom binder sig til et ikke-metalatom, mister metalatomet typisk en elektron til det ikke-metalliske atom. Dette kaldes en ionbinding. At dette sker med forbindelser af metaller og ikke-metaller er et resultat af to periodiske egenskaber: ioniseringsenergi og elektronaffinitet.

Metallerne i det periodiske system inkluderer alle elementerne i gruppe en til tre undtagen hydrogen, samt nogle andre elementer fra de nederste højre regioner i tabellen. Ikke-metallerne indeholder på den anden side alle elementerne i gruppe syv og otte samt nogle andre elementer fra gruppe fire, fem og seks.

Ioniseringsenergien i et element beskriver den nødvendige mængde energi for at få et atom til at miste en elektron. Metaller har tendens til at have lave ioniseringsenergier. Dette betyder, at de er "villige" til at slippe af med en elektron i en kemisk reaktion. Mange ikke-metaller har derimod høje ioniseringsenergier, hvilket betyder at de er mindre villige til at miste en elektron i en reaktion.

Elektronaffinitet er ændringen i energi, når et neutralt atom i et element får en elektron. Nogle atomer er mere villige til at få elektroner end andre. Metaller har en lille elektronaffinitet og accepterer derfor ikke villigt elektroner. Mange ikke-metaller har derimod store elektronaffiniteter; de frigiver en større mængde energi ved modtagelse af elektroner. Dette betyder, at ikke-metaller er langt mere villige til at acceptere elektroner end metaller er. Dette svarer til deres positioner i det periodiske system. De reaktive ikke-metaller er tæt på otte gruppeelementer, der har fulde yderste elektronskaller. Gruppens otte elementer er meget stabile. Derfor vil en ikke-metal, der er en eller to elektroner væk fra en fuld elektronskal, være ivrig efter at få disse elektroner og nå en stabil tilstand.

Begreberne ioniseringsenergi og elektronaffinitet kombineres til en tredje periodisk tendens kaldet elektronegativitet. Elektronegativitetsforskelle mellem elementer beskriver typen af ​​bindinger mellem atomerne. Hvis elektronegativitetsforskelle er meget små, er bindingerne kovalente. Hvis elektronegativitetsforskellene er store, er bindingerne ioniske. Elektronegativitetsforskellene mellem metaller og de fleste ikke-metaller er høje. Derfor har bindingerne en ionisk karakter. Dette giver mening med hensyn til ioniseringsenergi og elektronaffinitet; metalatomerne er villige til at miste elektroner, og de ikke-metalliske atomer er villige til at få dem.