Ionische Moleküle bestehen aus mehreren Atomen, die eine andere Elektronenzahl als ihr Grundzustand haben. Wenn ein Metallatom an ein Nichtmetallatom bindet, verliert das Metallatom typischerweise ein Elektron an das Nichtmetallatom. Dies wird als Ionenbindung bezeichnet. Dass dies bei Verbindungen von Metallen und Nichtmetallen geschieht, ist auf zwei periodische Eigenschaften zurückzuführen: Ionisierungsenergie und Elektronenaffinität.
Metalle und Nichtmetalle
Die Metalle des Periodensystems umfassen alle Elemente der Gruppen eins bis drei außer Wasserstoff sowie einige andere Elemente aus den unteren rechten Bereichen des Systems. Zu den Nichtmetallen gehören dagegen alle Elemente der Gruppen sieben und acht sowie einige weitere Elemente der Gruppen vier, fünf und sechs.
Ionisationsenergie
Die Ionisierungsenergie eines Elements beschreibt die Energiemenge, die benötigt wird, damit ein Atom ein Elektron verliert. Metalle neigen dazu, niedrige Ionisierungsenergien aufzuweisen. Das bedeutet, dass sie "bereit" sind, in einer chemischen Reaktion ein Elektron loszuwerden. Viele Nichtmetalle haben dagegen hohe Ionisierungsenergien, was bedeutet, dass sie weniger bereit sind, bei einer Reaktion ein Elektron abzugeben.
Elektronenaffinität
Elektronenaffinität ist die Energieänderung, wenn ein neutrales Atom eines Elements ein Elektron aufnimmt. Einige Atome sind eher bereit, Elektronen aufzunehmen als andere. Metalle haben eine geringe Elektronenaffinität und nehmen daher nicht bereitwillig Elektronen auf. Andererseits haben viele Nichtmetalle große Elektronenaffinitäten; sie geben bei der Aufnahme von Elektronen eine größere Energiemenge ab. Dies bedeutet, dass die Nichtmetalle viel eher bereit sind, Elektronen aufzunehmen als die Metalle. Dies entspricht ihren Positionen im Periodensystem. Die reaktiven Nichtmetalle gehören zu den Elementen der 8. Gruppe, die volle äußerste Elektronenhüllen haben. Die Elemente der Gruppe acht sind sehr stabil. Daher wird ein Nichtmetall, das ein oder zwei Elektronen von einer vollständigen Elektronenschale entfernt ist, bestrebt sein, diese Elektronen aufzunehmen und einen stabilen Zustand zu erreichen.
Bindungstypen und Elektronegativität
Die Konzepte der Ionisierungsenergie und der Elektronenaffinität werden in einem dritten periodischen Trend, der Elektronegativität genannt, kombiniert. Elektronegativitätsunterschiede zwischen Elementen beschreiben die Art der Bindungen zwischen den Atomen. Bei sehr kleinen Elektronegativitätsunterschieden sind die Bindungen kovalent. Bei großen Elektronegativitätsunterschieden sind die Bindungen ionisch. Die Elektronegativitätsunterschiede zwischen Metallen und den meisten Nichtmetallen sind hoch. Daher haben die Bindungen einen ionischen Charakter. Dies ist hinsichtlich der Ionisierungsenergie und der Elektronenaffinität sinnvoll; die Metallatome sind bereit, Elektronen zu verlieren, und die Nichtmetallatome sind bereit, sie zu gewinnen.