Wie verbinden sich Atome zu Verbindungen?

Obwohl Atome eines Elements alleine existieren, verbinden sie sich oft mit anderen Atomen zu Verbindungen, von denen die kleinste Menge als Molekül bezeichnet wird. Diese Moleküle können entweder durch ionische, metallische, kovalente oder Wasserstoffbrückenbindungen gebildet werden.

Ionische Bindung tritt auf, wenn Atome entweder ein oder mehrere Valenzelektronen gewinnen oder verlieren, was dazu führt, dass das Atom entweder eine negative oder eine positive Ladung hat. Elemente wie Natrium, die fast leere Außenhüllen haben, reagieren normalerweise mit Atomen wie Chlor, die fast volle Außenhüllen haben. Wenn ein Natriumatom ein Elektron verliert, wird seine Ladung +1; Wenn ein Chloratom ein Elektron aufnimmt, wird seine Ladung -1. Durch Ionenbindung verbindet sich ein Atom jedes Elements mit dem anderen, um ein Molekül zu bilden, das stabiler ist, da es jetzt keine Ladung hat. Im Allgemeinen führt die Ionenbindung zu einem vollständigen Elektronentransfer von einem Atom zum anderen.

Anstatt Elektronen zu verlieren oder zu gewinnen, teilen einige Atome stattdessen Elektronen, wenn sie Moleküle bilden. Atome, die durch diese Methode, die als kovalente Bindung bezeichnet wird, Bindungen eingehen, sind normalerweise Nichtmetalle. Durch die gemeinsame Nutzung von Elektronen sind die resultierenden Moleküle stabiler als ihre vorherigen Komponenten, da diese Bindung es jedem Atom ermöglicht, seinen Elektronenbedarf zu decken; das heißt, die Elektronen werden von den Kernen jedes Atoms angezogen. Atome desselben Elements können je nach Anzahl der enthaltenen Valenzelektronen einfache, doppelte oder dreifache kovalente Bindungen eingehen.

Metallische Bindungen sind eine dritte Bindungsart, die zwischen Atomen auftritt. Wie der Name schon sagt, tritt diese Art der Bindung zwischen Metallen auf. Bei der metallischen Bindung teilen sich viele Atome Valenzelektronen; dies geschieht, weil einzelne Atome ihre Elektronen nur lose halten. Es ist diese Fähigkeit von Elektronen, sich zwischen zahlreichen Atomen frei zu bewegen, die Metallen ihre besonderen Eigenschaften wie Formbarkeit und Leitfähigkeit verleiht. Diese Fähigkeit, sich zu biegen oder zu formen, ohne zu brechen, tritt auf, weil die Elektronen einfach übereinander gleiten, anstatt sich zu trennen. Die Fähigkeit von Metallen, Elektrizität zu leiten, tritt auch auf, weil diese geteilten Elektronen leicht zwischen Atomen hindurchgehen.

Während ionische, kovalente und metallische Bindungen die wichtigsten Bindungsarten sind, die verwendet werden, um Verbindungen zu bilden und ihnen ihre einzigartigen Eigenschaften ist die Wasserstoffbrückenbindung eine sehr spezielle Art der Bindung, die nur zwischen Wasserstoff und Sauerstoff, Stickstoff oder Fluor. Da diese Atome viel größer sind als ein Wasserstoffatom, bleiben die Elektronen tendenziell näher bei das größere Atom, wodurch es eine leicht negative Ladung erhält und das Wasserstoffatom eine leicht positive aufladen. Es ist diese Polarität, die es den Wassermolekülen ermöglicht, zusammenzukleben; diese Polarität ermöglicht es Wasser auch, viele andere Verbindungen aufzulösen.

Einige Atome können mehr als einen Bindungstyp bilden; zum Beispiel können Metalle wie Magnesium entweder ionische oder metallische Bindungen bilden, je nachdem, ob das andere Atom ein Metall oder ein Nichtmetall ist. Das Ergebnis aller Verklebungen ist jedoch eine stabile Verbindung mit einzigartigen Eigenschaften.