Perché i composti di metalli e non metalli sono costituiti da ioni?

Le molecole ioniche sono costituite da più atomi che hanno un numero di elettroni diverso da quello del loro stato fondamentale. Quando un atomo di metallo si lega a un atomo non metallico, l'atomo di metallo perde tipicamente un elettrone all'atomo non metallico. Questo è chiamato legame ionico. Che questo accada con composti di metalli e non metalli è il risultato di due proprietà periodiche: energia di ionizzazione e affinità elettronica.

I metalli della tavola periodica includono tutti gli elementi nei gruppi da uno a tre tranne l'idrogeno, così come alcuni altri elementi delle regioni in basso a destra della tavola. I non metalli, d'altra parte, includono tutti gli elementi dei gruppi sette e otto, così come alcuni altri elementi dei gruppi quattro, cinque e sei.

L'energia di ionizzazione di un elemento descrive la quantità di energia necessaria per far sì che un atomo perda un elettrone. I metalli tendono ad avere basse energie di ionizzazione. Ciò significa che sono "disposti" a sbarazzarsi di un elettrone in una reazione chimica. Molti non metalli, d'altra parte, hanno energie di ionizzazione elevate, il che significa che sono meno disposti a perdere un elettrone in una reazione.

L'affinità elettronica è la variazione di energia quando un atomo neutro di un elemento guadagna un elettrone. Alcuni atomi sono più disposti a guadagnare elettroni rispetto ad altri. I metalli hanno una piccola affinità elettronica e quindi non accettano volentieri gli elettroni. Molti non metalli, d'altra parte, hanno grandi affinità elettroniche; rilasciano una maggiore quantità di energia quando accettano gli elettroni. Ciò significa che i non metalli sono molto più disposti ad accettare elettroni rispetto ai metalli. Ciò corrisponde alle loro posizioni sulla tavola periodica. I non metalli reattivi sono vicini al gruppo otto elementi, che hanno gusci di elettroni più esterni completi. Gli elementi del gruppo otto sono molto stabili. Quindi, un non metallo a uno o due elettroni di distanza da un guscio di elettroni completo sarà desideroso di acquisire quegli elettroni e raggiungere uno stato stabile.

I concetti di energia di ionizzazione e affinità elettronica sono combinati in una terza tendenza periodica chiamata elettronegatività. Le differenze di elettronegatività tra gli elementi descrivono il tipo di legami tra gli atomi. Se le differenze di elettronegatività sono molto piccole, i legami sono covalenti. Se le differenze di elettronegatività sono grandi, i legami sono ionici. Le differenze di elettronegatività tra i metalli e la maggior parte dei non metalli sono elevate. Pertanto, i legami hanno un carattere ionico. Questo ha senso per quanto riguarda l'energia di ionizzazione e l'affinità elettronica; gli atomi metallici sono disposti a perdere elettroni e gli atomi non metallici sono disposti a ottenerli.