Tous les atomes sont constitués d'un noyau chargé positivement entouré d'électrons chargés négativement. Les électrons les plus externes - les électrons de valence - sont capables d'interagir avec d'autres atomes et, selon la façon dont ils les électrons interagissent avec les autres atomes, une liaison ionique ou covalente est formée, et les atomes fusionnent pour former un molécule.
Coquilles d'électrons
Chaque élément est entouré d'un certain nombre d'électrons qui peuplent les orbitales électroniques. Chaque orbitale nécessite deux électrons pour être stable, et les orbitales sont organisées en couches, chaque couche successive étant d'un niveau d'énergie plus élevé que la précédente. La couche la plus basse ne contient qu'une orbitale électronique, 1S, et, par conséquent, ne nécessite que deux électrons pour être stable. La deuxième couche (et toutes celles qui suivent) contient quatre orbitales -- 2S, 2Px, 2Py et 2Pz (un P pour chaque axe: x, y, z) -- et nécessite huit électrons pour être stable.
En descendant les lignes du tableau périodique des éléments, une nouvelle couche de 4 orbitales électroniques, avec la même configuration que la deuxième couche, existe autour de chaque élément. Par exemple, l'hydrogène dans la première rangée n'a que la première coquille avec une orbitale (1S) tandis que le chlore dans la troisième rangée a la première coque (orbitale 1S), la deuxième coque (orbitales 2S, 2Px, 2Py, 2Pz) et une troisième coque (3S, 3Px, 3Py, 3Px orbitales).
Remarque: le nombre devant chaque orbitale S et P est une indication de la coquille dans laquelle réside cette orbitale, pas de la quantité.
Électrons de valence
Les électrons dans l'enveloppe externe d'un élément donné sont ses électrons de valence. Puisque tous les éléments veulent avoir une enveloppe extérieure complète (huit électrons), ce sont les électrons qu'il est prêt à partager avec d'autres éléments pour former des molécules ou à abandonner complètement pour devenir un ion. Lorsque des éléments partagent des électrons, une forte liaison covalente se forme. Lorsqu'un élément cède un électron externe, il en résulte des ions de charges opposées qui sont maintenus ensemble par une liaison ionique plus faible.
Des liaisons ioniques
Tous les éléments commencent par une charge équilibrée. C'est-à-dire que le nombre de protons chargés positivement est égal au nombre d'électrons chargés négativement, ce qui entraîne une charge globale neutre. Cependant, parfois, un élément avec un seul électron dans une coquille d'électrons cède cet électron à un autre élément qui n'a besoin que d'un électron pour compléter une coquille.
Lorsque cela se produit, l'élément d'origine tombe en une couche complète et le deuxième électron complète sa couche supérieure; les deux éléments sont maintenant stables. Cependant, comme le nombre d'électrons et de protons dans chaque élément n'est plus égal, l'élément qui reçu l'électron a maintenant une charge nette négative et l'élément qui a abandonné l'électron a une charge nette positive charger. Les charges opposées provoquent une attraction électrostatique qui rapproche étroitement les ions en une formation cristalline. C'est ce qu'on appelle une liaison ionique.
Un exemple en est lorsqu'un atome de sodium abandonne son seul électron 3S pour remplir la dernière couche d'un atome de chlore, qui n'a besoin que d'un électron de plus pour devenir stable. Cela crée les ions Na- et Cl+, qui se lient pour former NaCl, ou sel de table commun.
Des liaisons covalentes
Au lieu de donner ou de recevoir des électrons, deux atomes (ou plus) peuvent également partager des paires d'électrons pour remplir leur enveloppe externe. Cela forme une liaison covalente et les atomes sont fusionnés en une molécule.
Un exemple de ceci est lorsque deux atomes d'oxygène (six électrons de valence) rencontrent du carbone (quatre électrons de valence). Parce que chaque atome veut avoir huit électrons dans sa couche externe, l'atome de carbone partage deux de ses électrons de valence avec chaque atome d'oxygène, complétant leurs coquilles, tandis que chaque atome d'oxygène partage deux électrons avec l'atome de carbone pour compléter son coquille. La molécule résultante est le dioxyde de carbone, ou CO2.