In che modo gli atomi si uniscono per formare le molecole?

Gli atomi esistono intorno a noi: nell'aria, sulla Terra e negli esseri viventi. Gli elementi naturali, come ossigeno, oro e sodio, sono atomi di forme diverse e ciascuno con un numero unico di elettroni, protoni e neutroni. I protoni e i neutroni costituiscono il nucleo centrale dell'atomo, mentre gli elettroni circondano il nucleo in orbitali definiti chiamati livelli di energia. Pochissimi atomi hanno la quantità di elettroni di cui hanno bisogno, quindi per ottenere il loro pieno complemento di elettroni, si legheranno con altri atomi per formare molecole.

Gli elettroni si raggruppano a coppie nei loro livelli energetici. Per calcolare il numero di elettroni consentiti in qualsiasi livello di energia, trova il quadrato del numero che rappresenta il livello di energia e moltiplicalo per due. Usando questa formula, gli atomi possono avere due elettroni nel primo livello energetico, otto nel secondo e diciotto nel terzo. La quantità di elettroni ad ogni livello cresce all'aumentare del numero del livello energetico.

Gli elettroni formano prima le coppie al livello di energia più basso e si fanno strada verso l'esterno. Un atomo con elettroni spaiati nel livello energetico più esterno attrae altri atomi con elettroni spaiati per ottenere il suo pieno complemento di elettroni. Gli elettroni spaiati nel livello energetico più alto sono chiamati elettroni di valenza; quando gli elettroni di valenza di due o più atomi formano coppie, non vengono persi da un atomo e acquisiti da un altro. Gli atomi condividono i loro elettroni di valenza e si legano insieme, formando una molecola.

Un atomo di ossigeno ha due elettroni al primo livello energetico e sei al secondo. Per essere stabile, l'atomo ha bisogno di altri due elettroni nel secondo livello. Attrae naturalmente altri atomi con elettroni spaiati, come l'idrogeno, che ha un solo elettrone. In un modello semplificato di una molecola d'acqua, due atomi di idrogeno condividono i loro elettroni di valenza con un atomo di ossigeno. I tre atomi si legano insieme, formando una molecola stabile. Ogni atomo di idrogeno ha due elettroni e l'atomo di ossigeno ne ha otto.

La tavola periodica degli elementi elenca tutti gli elementi conosciuti e le loro caratteristiche atomiche. Ogni casella nel grafico rappresenta un elemento; il numero atomico nella parte superiore di ogni casella indica quanti elettroni contiene l'elemento.

La colonna più a destra della Tavola Periodica mostra gli elementi noti come Gas Nobili, che non formano molecole perché tutti i loro elettroni sono accoppiati e tutti i livelli di energia sono pieni - esistono naturalmente nella loro forma più stabile modulo.