Minden atom egy pozitív töltésű magból áll, amelyet negatív töltésű elektronok vesznek körül. A legkülső elektronok - a vegyérték elektronok - képesek kölcsönhatásba lépni más atomokkal, és attól függően, hogy ezek hogyan az elektronok kölcsönhatásba lépnek más atomokkal, vagy ionos, vagy kovalens kötés jön létre, és az atomok összeolvadva egy molekula.
Elektronhéjak
Minden elemet bizonyos számú elektron vesz körül, amelyek az elektronpályákat töltik fel. Mindegyik pályához két elektron szükséges, hogy stabilak legyenek, és a pályák héjakba szerveződnek, és mindegyik egymást követő héj magasabb energiaszinttel rendelkezik, mint az előző. A legalacsonyabb héj csak egy elektronpályát, 1S-t tartalmaz, és ezért csak két elektronra van szükség ahhoz, hogy stabilak legyenek. A második héj (és mindazok, amelyek következnek) négy pályát tartalmaznak - 2S, 2Px, 2Py és 2Pz (tengelyenként egy P: x, y, z) -, és nyolc elektronra van szükség ahhoz, hogy stabilak legyenek.
Az elemek periódusos rendszerének sorain lefelé haladva minden elem körül új, 4 elektronpályából álló, a második héjjal megegyező beállítású héj található. Például az első sorban lévő hidrogénnek csak az első héja van egy pályával (1S), míg a harmadik sorban a klór az első héj (1S pálya), a második héj (2S, 2Px, 2Py, 2Pz pályák) és egy harmadik héj (3S, 3Px, 3Py, 3Px pályák).
Megjegyzés: Az egyes S és P pályák előtti szám nem a mennyiséget, hanem azt a héjat jelzi, amelyben az adott pálya található.
Vegyérték elektronok
Az adott elem külső héjában lévő elektronok a vegyérték elektronjai. Mivel minden elem teljes külső héjat akar (nyolc elektron), ezek az elektronok vagy hajlandó megosztani más elemekkel, hogy molekulákat képezzen, vagy teljes mértékben feladni, hogy egy ion. Amikor az elemek megosztják az elektronokat, erős kovalens kötés jön létre. Amikor egy elem külső elektront ad, akkor ellentétesen töltött ionokat eredményez, amelyeket egy gyengébb ionos kötés tart össze.
Ionic Bonds
Minden elem kiegyensúlyozott töltéssel indul. Vagyis a pozitív töltésű protonok száma megegyezik a negatív töltésű elektronok számával, ami egy teljes semleges töltést eredményez. Azonban néha egy olyan elem, amelynek csak egy elektronja van egy elektronhéjban, feladja ezt az elektront egy másik elemnek, amelynek csak egy elektronra van szüksége a héj befejezéséhez.
Amikor ez megtörténik, az eredeti elem egy teljes héjra esik, és a második elektron befejezi felső héját; mindkét elem most stabil. Mivel azonban az egyes elemekben az elektronok és protonok száma már nem egyenlő, az az elem kapott elektronnak most negatív negatív töltése van, és az elektront feladó elemnek pozitív pozitívja van díj. Az ellentétes töltések elektrosztatikus vonzódást idéznek elő, amely az ionokat szorosan összehúzza kristályképződéssé. Ezt nevezzük ionos kötésnek.
Példa erre, amikor a nátriumatom feladja egyetlen 3S elektronját, hogy kitöltse a klóratom utolsó héját, amelynek stabilizálásához csak egy további elektronra van szükség. Ez létrehozza a Na- és Cl + -ionokat, amelyek összekapcsolódva NaCl-t vagy közös konyhasót alkotnak.
Kovalens kötések
Az elektronok leadása vagy befogadása helyett két (vagy több) atom is megoszthatja az elektronpárokat, hogy kitöltsék külső héjukat. Ez kovalens kötést képez, és az atomok összeolvadnak egy molekulává.
Erre példa, amikor két oxigénatom (hat vegyérték elektron) szénnel (négy vegyérték elektron) találkozik. Mivel minden atomnak nyolc elektronja van a külső héjában, a szénatom két vegyérték-elektronjával osztozik minden oxigénatom, kiegészítve a héját, míg minden oxigénatom két elektronon osztozik a szénatommal, hogy teljes legyen héj. A kapott molekula szén-dioxid vagy CO2.