כיצד אטומים מתחברים ליצירת מולקולות?

אטומים קיימים סביבנו - באוויר, בכדור הארץ וביצורים חיים. יסודות טבעיים, כמו חמצן, זהב ונתרן, הם אטומים בעלי צורות שונות, ולכל אחד מהם מספר ייחודי של אלקטרונים, פרוטונים ונויטרונים. הפרוטונים והנייטרונים מהווים את הליבה המרכזית של האטום, ואילו האלקטרונים מקיפים את הליבה במסלולים מוגדרים הנקראים רמות אנרגיה. למעט מאוד אטומים יש את כמות האלקטרונים שהם זקוקים להם, אז כדי לקבל את מלוא האלקטרונים שלהם, הם יתקשרו עם אטומים אחרים ויצרו מולקולות.

אלקטרונים מקבצים את עצמם בזוגות ברמות האנרגיה שלהם. כדי לחשב את מספר האלקטרונים המותר בכל רמת אנרגיה, מצא את הריבוע של המספר המייצג את רמת האנרגיה וכפל אותו בשניים. באמצעות נוסחה זו, לאטומים יכולים להיות שני אלקטרונים ברמת האנרגיה הראשונה שלהם, שמונה בשנייה ושמונה עשרה בשלישית שלהם. כמות האלקטרונים בכל רמה גדלה ככל שמספר רמת האנרגיה עולה.

אלקטרונים יוצרים תחילה זוגות ברמת האנרגיה הנמוכה ביותר ומתקדמים החוצה. אטום עם אלקטרונים לא מזווגים ברמת האנרגיה החיצונית ביותר מושך אטומים אחרים עם אלקטרונים לא מזוודים כדי להשיג את מלוא האלקטרונים המלאים שלו. אלקטרונים לא מזווגים ברמת האנרגיה הגבוהה ביותר נקראים אלקטרונים ערכיים; כאשר אלקטרוני הערכיות משני אטומים או יותר יוצרים זוגות, הם לא הולכים לאיבוד מאטום אחד ונרכשים על ידי אחר. האטומים חולקים את אלקטרוני הערכיות שלהם ומתקשרים יחד ויוצרים מולקולה.

באטום של חמצן יש שני אלקטרונים ברמת האנרגיה הראשונה ושישה בשני. כדי להיות יציב, האטום זקוק לשני אלקטרונים נוספים ברמה השנייה. באופן טבעי הוא מושך אטומים אחרים עם אלקטרונים לא מזווגים, כגון מימן, שיש לו רק אלקטרון אחד. במודל פשוט של מולקולת מים, שני אטומי מימן חולקים את אלקטרוני הערכיות שלהם עם אטום של חמצן. שלושת האטומים נקשרים יחד ויוצרים מולקולה יציבה. לכל אטום מימן שני אלקטרונים ובאטום החמצן יש שמונה.

הטבלה המחזורית של היסודות מפרטת את כל היסודות הידועים ואת המאפיינים האטומיים שלהם. כל תיבה בתרשים מייצגת אלמנט אחד; המספר האטומי בחלק העליון של כל תיבה מספר כמה אלקטרונים היסוד מכיל.

העמודה הימנית ביותר בטבלה המחזורית מציגה את האלמנטים המכונים הגזים האצילים, אשר אינם יוצרים מולקולות מכיוון שכל האלקטרונים שלהם מזווגים וכל רמות האנרגיה מלאות - הם קיימים באופן טבעי ביציבים ביותר שלהם טופס.