Hvordan kombineres atomer for å lage forbindelser?

Mens atomer av et grunnstoff eksisterer alene, kombineres de ofte med andre atomer for å danne forbindelser, hvis minste mengde blir referert til som et molekyl. Disse molekylene kan dannes enten gjennom ionisk, metallisk, kovalent eller hydrogenbinding.

Jonisk binding oppstår når atomer enten får eller mister en eller flere valenselektroner, noe som resulterer i at atomet har enten en negativ eller positiv ladning. Elementer som natrium som har nesten tomme ytre skall, vil vanligvis reagere med atomer som klor som har nesten fulle ytre skall. Når et natriumatom mister et elektron, blir ladningen et +1; når et kloratom får et elektron, blir dets ladning -1. Gjennom ionisk binding vil et atom av hvert element kombinere seg med det andre for å danne et molekyl, som er mer stabilt siden det nå har en nulladning. Generelt resulterer ionisk binding i en fullstendig overføring av elektroner fra ett atom til et annet.

I stedet for å miste eller få elektroner, deler noen atomer i stedet elektroner når de danner molekyler. Atomer som danner bindinger etter denne metoden, kalt kovalent binding, er vanligvis ikke-metaller. Ved å dele elektroner er de resulterende molekylene mer stabile enn de tidligere komponentene var, siden denne bindingen tillater hvert atom å oppfylle sine elektronkrav; det vil si at elektronene tiltrekkes av kjernene til hvert atom. Atomer av samme element kan danne enkle, doble eller tredoble kovalente bindinger, avhengig av antall valenselektroner de inneholder.

Metallisk binding er en tredje type binding som oppstår mellom atomer. Som navnet antyder, forekommer denne typen binding mellom metaller. I metallbinding deler mange atomer valenselektroner; dette skjer fordi individuelle atomer bare holder elektronene løst. Det er denne elektronens evne til å bevege seg fritt mellom mange atomer som gir metaller deres særegne egenskaper, som smidighet og ledningsevne. Denne evnen til å bøye eller formes uten å bryte, oppstår fordi elektronene rett og slett glir over hverandre i stedet for å skille seg. Metallers evne til å lede elektrisitet oppstår også fordi disse delte elektronene lett passerer mellom atomer.

Mens ionisk, kovalent og metallisk binding er de viktigste typer binding som brukes til å danne forbindelser og gi dem deres unike egenskaper, er hydrogenbinding en veldig spesialisert type binding som bare forekommer mellom hydrogen og oksygen, nitrogen eller fluor. Siden disse atomene er mye større enn et hydrogenatom, vil elektronene ha en tendens til å holde seg nærmere det større atomet, noe som gir det en litt negativ ladning og hydrogenatomet en litt positiv lade. Det er denne polariteten som gjør at vannmolekyler kan holde sammen; denne polariteten tillater også vann å oppløse mange andre forbindelser.

Noen atomer kan danne mer enn en type binding; for eksempel kan metaller som magnesium danne enten ioniske eller metalliske bindinger, avhengig av om det andre atomet er et metall eller ikke-metall. Resultatet av all binding er imidlertid en stabil forbindelse med et unikt sett med egenskaper.