Πώς συνδυάζονται τα άτομα για να κάνουν ενώσεις;

Ενώ τα άτομα ενός στοιχείου υπάρχουν μόνα τους, συχνά συνδυάζονται με άλλα άτομα για να σχηματίσουν ενώσεις, η μικρότερη ποσότητα των οποίων αναφέρεται ως μόριο. Αυτά τα μόρια μπορούν να σχηματιστούν μέσω ιοντικής, μεταλλικής, ομοιοπολικής ή υδρογονογενούς σύνδεσης.

Η ιοντική σύνδεση συμβαίνει όταν τα άτομα κερδίζουν ή χάνουν ένα ή περισσότερα ηλεκτρόνια σθένους, με αποτέλεσμα το άτομο να έχει είτε αρνητικό είτε θετικό φορτίο. Στοιχεία όπως το νάτριο που έχουν σχεδόν κενά εξωτερικά κελύφη, συνήθως αντιδρούν με άτομα όπως το χλώριο που έχουν σχεδόν πλήρη εξωτερικά κελύφη. Όταν ένα άτομο νατρίου χάνει ένα ηλεκτρόνιο, το φορτίο του γίνεται +1. όταν ένα άτομο χλωρίου αποκτά ένα ηλεκτρόνιο, το φορτίο του γίνεται -1. Μέσω της ιοντικής σύνδεσης, ένα άτομο κάθε στοιχείου θα συνδυαστεί με το άλλο για να σχηματίσει ένα μόριο, το οποίο είναι πιο σταθερό αφού τώρα έχει μηδενικό φορτίο. Γενικά, η ιοντική σύνδεση οδηγεί σε πλήρη μεταφορά ηλεκτρονίων από το ένα άτομο στο άλλο.

Αντί να χάσουν ή να αποκτήσουν ηλεκτρόνια, μερικά άτομα μοιράζονται τα ηλεκτρόνια όταν σχηματίζουν μόρια. Τα άτομα που σχηματίζουν δεσμούς με αυτήν τη μέθοδο, που ονομάζονται ομοιοπολική σύνδεση, είναι συνήθως μη μέταλλα. Με την κοινή χρήση ηλεκτρονίων, τα προκύπτοντα μόρια είναι πιο σταθερά από τα προηγούμενα συστατικά τους, καθώς αυτός ο δεσμός επιτρέπει σε κάθε άτομο να εκπληρώσει τις απαιτήσεις ηλεκτρονίων του. Δηλαδή, τα ηλεκτρόνια προσελκύονται στους πυρήνες κάθε ατόμου. Τα άτομα του ίδιου στοιχείου μπορούν να σχηματίσουν μονό, διπλούς ή τριπλούς ομοιοπολικούς δεσμούς, ανάλογα με τον αριθμό των ηλεκτρονίων σθένους που περιέχουν.

Η μεταλλική συγκόλληση είναι ένας τρίτος τύπος σύνδεσης που εμφανίζεται μεταξύ ατόμων. Όπως υποδηλώνει το όνομά του, αυτός ο τύπος δεσμού εμφανίζεται μεταξύ των μετάλλων. Στη μεταλλική σύνδεση, πολλά άτομα μοιράζονται ηλεκτρόνια σθένους. Αυτό συμβαίνει επειδή τα μεμονωμένα άτομα συγκρατούν χαλαρά μόνο τα ηλεκτρόνια τους. Αυτή η ικανότητα των ηλεκτρονίων να κινούνται ελεύθερα μεταξύ πολλών ατόμων που δίνει στα μέταλλα τις ιδιαίτερες ιδιότητές τους, όπως η ελαστικότητα και η αγωγιμότητα. Αυτή η ικανότητα κάμψης ή σχηματισμού χωρίς σπάσιμο συμβαίνει επειδή τα ηλεκτρόνια απλώς ολισθαίνουν το ένα πάνω στο άλλο αντί να διαχωρίζονται. Η ικανότητα των μετάλλων να μεταφέρουν ηλεκτρισμό συμβαίνει επίσης επειδή αυτά τα κοινόχρηστα ηλεκτρόνια περνούν εύκολα μεταξύ ατόμων.

Ενώ η ιοντική, ομοιοπολική και μεταλλική συγκόλληση είναι οι κύριοι τύποι συγκόλλησης που χρησιμοποιούνται για να σχηματίσουν ενώσεις και να τους δώσουν τη μοναδική τους ποιότητες, η σύνδεση υδρογόνου είναι ένας πολύ εξειδικευμένος τύπος σύνδεσης που εμφανίζεται μόνο μεταξύ υδρογόνου και οξυγόνου, αζώτου ή φθόριο. Δεδομένου ότι αυτά τα άτομα είναι πολύ μεγαλύτερα από ένα άτομο υδρογόνου, τα ηλεκτρόνια θα τείνουν να παραμένουν πιο κοντά το μεγαλύτερο άτομο, δίνοντάς του ένα ελαφρώς αρνητικό φορτίο και το άτομο υδρογόνου ελαφρώς θετικό χρέωση. Αυτή η πολικότητα επιτρέπει στα μόρια του νερού να κολλήσουν μεταξύ τους. Αυτή η πολικότητα επιτρέπει επίσης στο νερό να διαλύσει πολλές άλλες ενώσεις.

Μερικά άτομα μπορούν να σχηματίσουν περισσότερους από έναν τύπους δεσμών. Για παράδειγμα, μέταλλα όπως το μαγνήσιο μπορούν να σχηματίσουν ιονικούς ή μεταλλικούς δεσμούς, ανάλογα με το αν το άλλο άτομο είναι μέταλλο ή μη μέταλλο. Το αποτέλεσμα όλων των δεσμών, ωστόσο, είναι μια σταθερή ένωση με ένα μοναδικό σύνολο ιδιοτήτων.