Πώς τα άτομα ενώνονται για να σχηματίσουν μόρια;

Άτομα υπάρχουν γύρω μας - στον αέρα, τη Γη και σε ζωντανά πλάσματα. Φυσικά απαντώμενα στοιχεία, όπως οξυγόνο, χρυσός και νάτριο, είναι άτομα διαφορετικών μορφών και το καθένα με μοναδικό αριθμό ηλεκτρονίων, πρωτονίων και νετρονίων. Τα πρωτόνια και τα νετρόνια αποτελούν τον κεντρικό πυρήνα του ατόμου, ενώ τα ηλεκτρόνια περιβάλλουν τον πυρήνα σε καθορισμένα τροχιακά που ονομάζονται επίπεδα ενέργειας. Πολύ λίγα άτομα έχουν την ποσότητα των ηλεκτρονίων που χρειάζονται, οπότε για να αποκτήσουν το πλήρες τους ηλεκτρόνιο, θα συνδέονται με άλλα άτομα για να σχηματίσουν μόρια.

Τα ηλεκτρόνια ομαδοποιούνται σε ζεύγη στα ενεργειακά τους επίπεδα. Για να υπολογίσετε τον αριθμό των ηλεκτρονίων που επιτρέπονται σε οποιοδήποτε επίπεδο ενέργειας, βρείτε το τετράγωνο του αριθμού που αντιπροσωπεύει το επίπεδο ενέργειας και πολλαπλασιάστε το με δύο. Χρησιμοποιώντας αυτόν τον τύπο, τα άτομα μπορούν να έχουν δύο ηλεκτρόνια στο πρώτο επίπεδο ενέργειας, οκτώ στο δεύτερο και δεκαοκτώ στο τρίτο τους. Η ποσότητα ηλεκτρονίων σε κάθε επίπεδο αυξάνεται καθώς αυξάνεται ο αριθμός της στάθμης ενέργειας.

Τα ηλεκτρόνια σχηματίζουν ζεύγη στο χαμηλότερο επίπεδο ενέργειας πρώτα και δουλεύουν προς τα έξω. Ένα άτομο με μη ζευγαρωμένα ηλεκτρόνια στο εξόχως επίπεδο ενέργειας προσελκύει άλλα άτομα με μη ζευγαρωμένα ηλεκτρόνια για να αποκτήσει το πλήρες συμπλήρωμά του των ηλεκτρονίων. Τα ζεύγη ηλεκτρόνια στο υψηλότερο επίπεδο ενέργειας ονομάζονται ηλεκτρόνια σθένους. όταν τα ηλεκτρόνια σθένους από δύο ή περισσότερα άτομα σχηματίζουν ζεύγη, δεν χάνονται από το ένα άτομο και αποκτώνται από το άλλο. Τα άτομα μοιράζονται τα ηλεκτρόνια σθένους και συνδέονται μεταξύ τους, σχηματίζοντας ένα μόριο.

Ένα άτομο οξυγόνου έχει δύο ηλεκτρόνια στο πρώτο επίπεδο ενέργειας και έξι στο δεύτερο. Για να είναι σταθερό, το άτομο χρειάζεται δύο ακόμη ηλεκτρόνια στο δεύτερο επίπεδο. Φυσικά προσελκύει άλλα άτομα με ζεύγη ηλεκτρόνια, όπως το υδρογόνο, το οποίο έχει μόνο ένα ηλεκτρόνιο. Σε ένα απλοποιημένο μοντέλο ενός μορίου νερού, δύο άτομα υδρογόνου μοιράζονται τα ηλεκτρόνια σθένους τους με ένα άτομο οξυγόνου. Τα τρία άτομα συνδέονται μεταξύ τους, σχηματίζοντας ένα σταθερό μόριο. Κάθε άτομο υδρογόνου έχει δύο ηλεκτρόνια και το άτομο οξυγόνου έχει οκτώ.

Ο Περιοδικός Πίνακας των Στοιχείων παραθέτει όλα τα γνωστά στοιχεία και τα ατομικά τους χαρακτηριστικά. Κάθε πλαίσιο στο γράφημα αντιπροσωπεύει ένα στοιχείο. Ο ατομικός αριθμός στην κορυφή κάθε κουτιού αναφέρει πόσα ηλεκτρόνια περιέχει το στοιχείο.

Η δεξιά στήλη του Περιοδικού Πίνακα δείχνει τα στοιχεία που είναι γνωστά ως Noble Gases, τα οποία δεν σχηματίζουν μόρια επειδή όλα τα ηλεκτρόνια τους είναι ζευγάρια και όλα τα επίπεδα ενέργειας είναι γεμάτα - υπάρχουν φυσικά στο πιο σταθερό τους μορφή.