In che modo gli atomi si combinano per creare composti?

Sebbene gli atomi di un elemento esistano da soli, spesso si combinano con altri atomi per formare composti, la più piccola quantità dei quali viene definita molecola. Queste molecole possono essere formate attraverso legami ionici, metallici, covalenti o idrogeno.

Il legame ionico si verifica quando gli atomi guadagnano o perdono uno o più elettroni di valenza, con il risultato che l'atomo ha una carica negativa o positiva. Elementi come il sodio che hanno involucri esterni quasi vuoti, di solito reagiscono con atomi come il cloro che hanno involucri esterni quasi pieni. Quando un atomo di sodio perde un elettrone, la sua carica diventa un +1; quando un atomo di cloro guadagna un elettrone, la sua carica diventa -1. Attraverso il legame ionico, un atomo di ciascun elemento si unirà all'altro per formare una molecola, che è più stabile poiché ora ha una carica zero. In generale, il legame ionico determina un trasferimento completo di elettroni da un atomo all'altro.

Invece di perdere o guadagnare elettroni, alcuni atomi condividono invece gli elettroni quando formano le molecole. Gli atomi che formano legami con questo metodo, chiamato legame covalente, sono generalmente non metalli. Condividendo gli elettroni, le molecole risultanti sono più stabili dei loro componenti precedenti, poiché questo legame consente a ciascun atomo di soddisfare i propri requisiti di elettroni; cioè, gli elettroni sono attratti dai nuclei di ciascun atomo. Gli atomi dello stesso elemento possono formare legami covalenti singoli, doppi o tripli, a seconda del numero di elettroni di valenza che contengono.

Il legame metallico è un terzo tipo di legame che si verifica tra gli atomi. Come suggerisce il nome, questo tipo di legame si verifica tra i metalli. Nel legame metallico, molti atomi condividono gli elettroni di valenza; ciò si verifica perché i singoli atomi trattengono solo vagamente i loro elettroni. È questa capacità degli elettroni di muoversi liberamente tra numerosi atomi che conferisce ai metalli le loro qualità distintive, come la malleabilità e la conduttività. Questa capacità di piegarsi o essere modellata senza rompersi si verifica perché gli elettroni semplicemente scivolano l'uno sull'altro invece di separarsi. La capacità dei metalli di condurre elettricità si verifica anche perché questi elettroni condivisi passano facilmente tra gli atomi.

Mentre il legame ionico, covalente e metallico sono i principali tipi di legame utilizzati per formare composti e dare loro la loro unicità qualità, il legame a idrogeno è un tipo di legame molto specializzato che si verifica solo tra idrogeno e ossigeno, azoto o fluoro. Poiché questi atomi sono molto più grandi di un atomo di idrogeno, gli elettroni tenderanno a rimanere più vicini a l'atomo più grande, dandogli una carica leggermente negativa e l'atomo di idrogeno un leggermente positivo caricare. È questa polarità che consente alle molecole d'acqua di restare unite; questa polarità consente inoltre all'acqua di dissolvere molti altri composti.

Alcuni atomi possono formare più di un tipo di legame; ad esempio, metalli come il magnesio possono formare legami ionici o metallici, a seconda che l'altro atomo sia un metallo o un non metallo. Il risultato di tutti i legami, tuttavia, è un composto stabile con un insieme unico di proprietà.