Jaksollinen taulukko on luettelo kaikista tunnetuista elementeistä, ja on turvallista sanoa, että tätä maailmankaikkeutta ei olisi olemassa, jos nämä elementit eivät yhdistyisi. Jokaiselle elementille on ominaista atomi, jonka ytimessä on tietty määrä protoneja ja neutroneja, ja tietty määrä elektroneja ympäröi niitä. Kun atomit yhdistyvät, ne jakavat uloimmat elektroninsa luomaan kestävämpiä energiatiloja. Tämä jakaminen sitoo atomit ionirakenteeseen tai molekyyliin.
TL; DR (liian pitkä; Ei lukenut)
Atomit voivat yhdistyä ionihilarakenteiksi tai kovalentteiksi molekyyleiksi. Kun erityyppiset atomit yhdistyvät, tulosta kutsutaan yhdisteeksi.
Kuinka atomit yhdistyvät
Atomin taipumus yhdistyä riippuu sen ulkokuoressa olevien elektronien määrästä. Jokaisessa kuoressa on kahdeksan välilyöntiä elektronien lukuun ottamatta ensimmäistä kuorta, jossa on vain kaksi tilaa. Jos muutama tila ei ole varattu, atomi pyrkii hankkimaan tai jakamaan elektroneja sen täyttämiseksi saavuttaakseen vakaan ulkokuoren kahdeksalla elektronilla. Toisaalta atomilla, jolla on vain muutama ylimääräinen elektroni, on helpompi päästä eroon niistä vakauden saavuttamiseksi. Jalokaasuilla, jotka sisältävät heliumia, argonia ja neonia, on jo vakaa ulkokuori, joka on täytetty elektronilla, joten nämä alkuaineet eivät muodosta yhdistelmiä toistensa tai muiden atomien kanssa.
Ioninen yhdiste: Atomi, jonka ulkokuoressa on vain yksi elektroni, pyrkii luovuttamaan elektronin toiselle atomille, kun taas yksi, jolla on yksi tila, hyväksyy sen helposti. Tämän elektronin luovuttava atomi latautuu positiivisesti tämän seurauksena, ja atomin, joka sen hyväksyy, tulee negatiivinen varaus. Sitten sähköstaattinen vetovoima sitoo atomit ristikkorakenteeseen. Tämä ei ole molekyyli, koska atomiparit eivät ole riippumattomia, mutta se on yhdiste, koska se muodostuu kahdesta eri elementistä. Tavallinen pöytäsuola, natriumkloridi (NaCl), on klassinen esimerkki ioniyhdisteestä.
Kovalenttinen liimaus: Atomi, jonka ulkokuoressa on yksi, kaksi, kolme tai neljä ylimääräistä elektronia, tai yksi, josta puuttuu yksi, kaksi tai kolme elektronia, pyrkii jakamaan elektroneja vakauden saavuttamiseksi. Kun tämä jakaminen tapahtuu pareittain, sidosta kutsutaan kovalenttiseksi sidokseksi, ja se voi olla erittäin vahva. Vesimolekyyli, joka muodostuu, kun happimolekyyli täyttää ulkokuorensa elektronilla kahdesta vetyatomista, on esimerkki. Atomeilla voi olla yksi, kaksi tai kolme elektroniparia, ja niiden muodostamilla yhdisteillä on taipumus olla alhaisemmat sulamis- ja kiehumispisteet kuin ionisilla yhdisteillä.
Kaikki elementit metallia lukuun ottamatta muodostavat kovalenttisia sidoksia. Osa siitä, mikä metallista tekee, on sen taipumus menettää elektronit ulkokuoressaan ja tulla ioniksi, joka on varattu hiukkanen. Ionit mieluummin yhdistyvät kiinteiksi ristikkorakenteiksi. Kovalenttiset molekyylit puolestaan muodostavat useammin nesteitä tai kaasuja.
Milloin molekyyli on yhdiste?
Atomit voivat yhdistyä muodostaen yksinkertaisia molekyylejä, kuten vettä, tai ne voivat yhdistyä suurina jousina muodostaen monimutkaisia, kuten sakkaroosi (C12H22O11). Koska hiilen ulkokuoressa on neljä elektronia, se luovuttaa ja hyväksyy elektroneja yhtä hyvin, ja se on kaikkien orgaanisten molekyylien rakennusosa, josta elämä riippuu. Kaikki epäorgaaniset ja orgaaniset molekyylit, jotka koostuvat useammasta kuin yhdestä alkuaineesta, ovat yhdisteitä. Esimerkkejä ovat kloorivety (HCI), metaani (CH4), hiilidioksidi (CO2) ja sakkaroosia.
On myös tavallista, että saman elementin atomit jakavat elektroneja vakauden saavuttamiseksi. Kaksi yleisintä kaasua ilmakehässä, typpi (N2) ja happea (O2), koostuvat molekyyleistä, jotka on muodostettu yhdestä elementistä. Typpi- ja happimolekyylit eivät ole yhdisteitä, koska ne eivät koostu eri elementeistä. Tasainen otsoni (O3), vähemmän stabiilia ja reaktiivisempaa happimolekyylien yhdistelmää, ei voida pitää yhdisteenä, koska se koostuu vain yhdestä elementistä.