Hvorfor består forbindelser av metaller og ikke-metaller av ioner?

Ioniske molekyler består av flere atomer som har et elektronnummer som er forskjellig fra deres grunntilstand. Når et metallatom binder seg til et ikke-metallatom, mister metallatomet vanligvis et elektron til det ikke-metalliske atomet. Dette kalles en ionisk binding. At dette skjer med forbindelser av metaller og ikke-metaller er et resultat av to periodiske egenskaper: ioniseringsenergi og elektronaffinitet.

Metallene i det periodiske systemet inkluderer alle elementene i gruppe ett til tre bortsett fra hydrogen, samt noen andre elementer fra de nedre høyre områdene av tabellen. Ikke-metallene derimot inkluderer alle elementene i gruppe syv og åtte, samt noen andre elementer fra gruppe fire, fem og seks.

Ioniseringsenergien til et element beskriver mengden energi som trengs for å få et atom til å miste et elektron. Metaller har en tendens til å ha lave ioniseringsenergier. Dette betyr at de er "villige" til å kvitte seg med et elektron i en kjemisk reaksjon. Mange ikke-metaller har derimot høye ioniseringsenergier, noe som betyr at de er mindre villige til å miste et elektron i en reaksjon.

Elektronaffinitet er endringen i energi når et nøytralt atom av et element får et elektron. Noen atomer er mer villige til å skaffe elektroner enn andre. Metaller har en liten elektronaffinitet, og aksepterer derfor ikke villig elektroner. Mange ikke-metaller har derimot store elektronaffiniteter; de frigjør en større mengde energi når de aksepterer elektroner. Dette betyr at ikke-metallene er langt mer villige til å akseptere elektroner enn metallene er. Dette tilsvarer deres posisjoner på det periodiske systemet. De reaktive ikke-metallene er nær åtte grupper av elementer, som har fulle ytterste elektronskall. Gruppens åtte elementer er veldig stabile. Derfor vil en ikke-metall som er en eller to elektroner borte fra et fullstendig elektronskall være ivrig etter å få disse elektronene og nå en stabil tilstand.

Begrepene ioniseringsenergi og elektronaffinitet kombineres til en tredje periodisk trend som kalles elektronegativitet. Elektronegativitetsforskjeller mellom elementer beskriver typen bindinger mellom atomene. Hvis forskjellene i elektronegativitet er veldig små, er bindingene kovalente. Hvis forskjellene i elektronegativitet er store, er bindingene ioniske. Elektronegativitetsforskjellene mellom metaller og de fleste ikke-metaller er høye. Derfor har bindingene en ionisk karakter. Dette er fornuftig med hensyn til ioniseringsenergi og elektronaffinitet; metallatomer er villige til å miste elektroner, og ikke-metalliske atomer er villige til å skaffe dem.