Miksi metallien ja epämetallien yhdisteet koostuvat ioneista?

Ionimolekyylit koostuvat useista atomeista, joiden elektroniluku eroaa niiden perustilasta. Kun metalliatomi sitoutuu ei-metalliatomiin, metalliatomi menettää tyypillisesti elektronin ei-metalliatomiin. Tätä kutsutaan ionisidokseksi. Se, että näin tapahtuu metallien ja ei-metallien yhdisteiden kanssa, on seurausta kahdesta jaksollisesta ominaisuudesta: ionisaatioenergiasta ja elektroni-affiniteetista.

Jaksollisen järjestelmän metallit sisältävät kaikki alkuaineet ryhmissä 1-3, vetyä lukuun ottamatta, sekä joitain muita elementtejä taulukon oikeanpuoleisista alaosista. Toisaalta epämetallit sisältävät kaikki elementit ryhmissä seitsemän ja kahdeksan sekä jotkut muut elementit ryhmistä neljä, viisi ja kuusi.

Elementin ionisaatioenergia kuvaa energiamäärää, joka tarvitaan atomin menettämiseen elektronissa. Metalleilla on yleensä alhaiset ionisaatioenergiat. Tämä tarkoittaa, että he ovat "halukkaita" päästä eroon elektronista kemiallisessa reaktiossa. Toisaalta monilla ei-metalleilla on korkeat ionisointienergiat, mikä tarkoittaa, että ne ovat vähemmän halukkaita menettämään elektronin reaktiossa.

Elektroni-affiniteetti on energian muutos, kun elementin neutraali atomi saa elektronin. Jotkut atomit ovat halukkaampia saamaan elektroneja kuin toiset. Metallilla on pieni elektroni-affiniteetti, eivätkä ne siksi halua hyväksyä elektroneja mielellään. Toisaalta monilla epämetalleilla on suuria elektroni-affiniteetteja; ne vapauttavat suuremman määrän energiaa hyväksyessään elektroneja. Tämä tarkoittaa, että ei-metallit ovat paljon halukkaampia hyväksymään elektroneja kuin metallit. Tämä vastaa heidän asemaansa jaksollisessa taulukossa. Reaktiiviset ei-metallit ovat lähellä ryhmän kahdeksan elementtiä, joilla on täydimmät uloimmat elektronikuoret. Ryhmän kahdeksan elementtiä ovat erittäin vakaat. Siksi epämetalli, joka on yhden tai kahden elektronin päässä täydestä elektronikuoresta, on innokas saamaan nuo elektronit ja saavuttamaan vakaan tilan.

Ionisointienergian ja elektroniaffiniteetin käsitteet yhdistetään kolmanneksi jaksolliseksi suuntaukseksi, jota kutsutaan elektronegatiivisuudeksi. Elementtien väliset elektronegatiivisuuserot kuvaavat atomien välisten sidosten tyyppiä. Jos elektronegatiivisuuden erot ovat hyvin pieniä, sidokset ovat kovalentteja. Jos elektronegatiivisuuden erot ovat suuret, sidokset ovat ionisia. Metallegatiivisuuden erot metallien ja useimpien ei-metallien välillä ovat suuret. Siksi sidoksilla on ioninen luonne. Tämä on järkevää ionisaatioenergian ja elektroni-affiniteetin suhteen; metalliatomit ovat halukkaita menettämään elektroneja, ja ei-metalliset atomit ovat halukkaita hankkimaan niitä.