Hogyan tudnak az atomok együtt molekulákat alkotni?

Atomok léteznek körülöttünk - a levegőben, a Földön és az élőlényekben. A természetben előforduló elemek, mint például az oxigén, az arany és a nátrium, különböző formájú atomok, és mindegyiknek egyedi számú elektronja, protonja és neutronja van. A protonok és a neutronok alkotják az atom központi magját, míg az elektronok meghatározott magasságú pályákon, úgynevezett energiaszinteken köröznek. Nagyon kevés atom rendelkezik olyan elektronmennyiséggel, amelyre szüksége van, így az elektronok teljes komplexumának megszerzéséhez más atomokkal kötődnek molekulák kialakításához.

Az elektronok párban csoportosulnak energiaszintjükben. Bármely energiaszintnél megengedett elektronok számának kiszámításához keresse meg az energiaszintet képviselő szám négyzetét, és szorozza meg kettővel. Ezt a képletet használva az atomok első energiaszintjén két elektron lehet, a másodikban nyolc, a harmadikban pedig tizennyolc. Az elektronok mennyisége minden szinten növekszik, ahogy az energiaszint száma növekszik.

Az elektronok először a legalacsonyabb energiaszinten alkotnak párokat, és kifelé haladnak. Az a atom, amelynek párosulatlan elektronjai vannak a legkülső energiaszintben, párosítatlan elektronokkal vonzza a többi atomot, hogy megkapja az elektronok teljes komplementerét. A legmagasabb energiaszintű párosítatlan elektronokat vegyérték elektronoknak nevezzük; amikor két vagy több atom vegyértékelektronjai párokat alkotnak, akkor nem vesznek el egyik atomtól és nyerik el egy másik. Az atomok megosztják vegyértékelektronjaikat és összekapcsolódnak, molekulát alkotva.

Az oxigénatomnak az első energiaszintjén két, a másodikon hat elektron van. A stabilitás érdekében az atomnak még két elektronra van szüksége a második szinten. Természetesen párosítatlan elektronokkal vonzza a többi atomot, például a hidrogént, amelynek csak egy elektronja van. A vízmolekula egyszerűsített modelljében két hidrogénatom osztja meg vegyérték elektronjait egy oxigénatommal. A három atom összekapcsolódik, stabil molekulát alkotva. Minden hidrogénatomnak két elektronja van, az oxigénatomnak pedig nyolc.

Az elemek periódusos táblázata felsorolja az összes ismert elemet és azok atomjellemzőit. A diagram minden mezője egy elemet képvisel; az egyes dobozok tetején lévő atomszám megmondja, hogy az elem hány elektronot tartalmaz.

A periódusos rendszer jobb oldali oszlopa a nemesgáz néven ismert elemeket mutatja, amelyek nem alkotnak molekulákat mert minden elektronjuk párosítva van, és minden energiaszint tele van - a legstabilabbikban természetesen léteznek forma.