Todos los átomos están formados por un núcleo cargado positivamente rodeado por electrones cargados negativamente. Los electrones más externos, los electrones de valencia, pueden interactuar con otros átomos y, dependiendo de cómo esos los electrones interactúan con otros átomos, se forma un enlace iónico o covalente, y los átomos se fusionan para formar un molécula.
Conchas de electrones
Cada elemento está rodeado por una cierta cantidad de electrones que pueblan los orbitales de electrones. Cada orbital requiere dos electrones para ser estable, y los orbitales están organizados en capas, y cada capa sucesiva tiene un nivel de energía más alto que la anterior. La capa más baja contiene solo un orbital de electrones, 1S, y, por lo tanto, solo requiere dos electrones para ser estable. La segunda capa (y todas las que siguen) contiene cuatro orbitales: 2S, 2Px, 2Py y 2Pz (una P para cada eje: x, y, z) y requiere ocho electrones para ser estable.
Bajando por las filas de la Tabla Periódica de los Elementos, existe una nueva capa de 4 orbitales de electrones, con la misma configuración que la segunda capa, alrededor de cada elemento. Por ejemplo, el hidrógeno en la primera fila tiene solo la primera capa con un orbital (1S) mientras que el cloro en la tercera fila tiene la primera capa (orbital 1S), la segunda capa (orbitales 2S, 2Px, 2Py, 2Pz) y una tercera capa (3S, 3Px, 3Py, 3Px orbitales).
Nota: El número delante de cada orbital S y P es una indicación de la capa en la que reside ese orbital, no de la cantidad.
Electrones de valencia
Los electrones en la capa exterior de cualquier elemento dado son sus electrones de valencia. Dado que todos los elementos quieren tener una capa exterior completa (ocho electrones), estos son los electrones que está dispuesto a compartir con otros elementos para formar moléculas o renunciar por completo para convertirse en un ion. Cuando los elementos comparten electrones, se forma un fuerte enlace covalente. Cuando un elemento cede un electrón externo, da como resultado iones con carga opuesta que se mantienen unidos por un enlace iónico más débil.
Enlaces iónicos
Todos los elementos comienzan con una carga equilibrada. Es decir, el número de protones cargados positivamente es igual al número de electrones cargados negativamente, lo que da como resultado una carga neutra general. Sin embargo, a veces un elemento con solo un electrón en una capa de electrones cederá ese electrón a otro elemento que necesita solo un electrón para completar una capa.
Cuando eso sucede, el elemento original desciende a una capa completa y el segundo electrón completa su capa superior; ambos elementos ahora son estables. Sin embargo, debido a que el número de electrones y protones en cada elemento ya no es igual, el elemento que recibió el electrón ahora tiene una carga neta negativa y el elemento que entregó el electrón tiene una carga neta positiva cargo. Las cargas opuestas provocan una atracción electrostática que junta los iones con fuerza en una formación de cristales. A esto se le llama enlace iónico.
Un ejemplo de esto es cuando un átomo de sodio cede su único electrón 3S para llenar la última capa de un átomo de cloro, que solo necesita un electrón más para estabilizarse. Esto crea los iones Na- y Cl +, que se unen para formar NaCl, o sal común de mesa.
Enlaces covalentes
En lugar de regalar o recibir electrones, dos (o más) átomos también pueden compartir pares de electrones para llenar sus capas externas. Esto forma un enlace covalente y los átomos se fusionan en una molécula.
Un ejemplo de esto es cuando dos átomos de oxígeno (seis electrones de valencia) encuentran carbono (cuatro electrones de valencia). Debido a que cada átomo quiere tener ocho electrones en su capa exterior, el átomo de carbono comparte dos de sus electrones de valencia con cada átomo de oxígeno, completando sus capas, mientras que cada átomo de oxígeno comparte dos electrones con el átomo de carbono para completar su cáscara. La molécula resultante es dióxido de carbono o CO2.