Hoe komen atomen samen om moleculen te vormen?

Atomen bestaan ​​om ons heen - in de lucht, de aarde en in levende wezens. Natuurlijk voorkomende elementen, zoals zuurstof, goud en natrium, zijn atomen van verschillende vormen, en elk met een uniek aantal elektronen, protonen en neutronen. De protonen en neutronen vormen de centrale kern van het atoom, terwijl de elektronen de kern omcirkelen in gedefinieerde orbitalen die energieniveaus worden genoemd. Zeer weinig atomen hebben de hoeveelheid elektronen die ze nodig hebben, dus om hun volledige complement van elektronen te krijgen, zullen ze zich binden met andere atomen om moleculen te vormen.

Elektronen groeperen zichzelf in paren in hun energieniveaus. Om het aantal toegestane elektronen in een energieniveau te berekenen, zoekt u het kwadraat van het getal dat het energieniveau vertegenwoordigt en vermenigvuldigt u dit met twee. Met behulp van deze formule kunnen atomen twee elektronen hebben in hun eerste energieniveau, acht in het tweede en achttien in hun derde. De hoeveelheid elektronen op elk niveau groeit naarmate het nummer van het energieniveau toeneemt.

Elektronen vormen eerst paren op het laagste energieniveau en werken zich een weg naar buiten. Een atoom met ongepaarde elektronen in het buitenste energieniveau trekt andere atomen met ongepaarde elektronen aan om zijn volledige complement van elektronen te verkrijgen. Ongepaarde elektronen in het hoogste energieniveau worden valentie-elektronen genoemd; wanneer de valentie-elektronen van twee of meer atomen paren vormen, gaan ze niet verloren van het ene atoom en gewonnen door een ander. De atomen delen hun valentie-elektronen en binden zich aan elkaar, waardoor een molecuul wordt gevormd.

Een zuurstofatoom heeft twee elektronen op het eerste energieniveau en zes op het tweede. Om stabiel te zijn, heeft het atoom nog twee elektronen nodig op het tweede niveau. Het trekt van nature andere atomen aan met ongepaarde elektronen, zoals waterstof, dat maar één elektron heeft. In een vereenvoudigd model van een watermolecuul delen twee waterstofatomen hun valentie-elektronen met een zuurstofatoom. De drie atomen binden aan elkaar en vormen een stabiel molecuul. Elk waterstofatoom heeft twee elektronen en het zuurstofatoom heeft er acht.

Het periodiek systeem der elementen geeft een overzicht van alle bekende elementen en hun atomaire kenmerken. Elk vak in de grafiek vertegenwoordigt één element; het atoomnummer bovenaan elke doos vertelt hoeveel elektronen het element bevat.

De meest rechtse kolom van het periodiek systeem toont de elementen die bekend staan ​​als de edelgassen, die geen moleculen vormen omdat al hun elektronen gepaard zijn en alle energieniveaus vol zijn - ze bestaan ​​van nature in hun meest stabiele het formulier.