Hvordan samles atomer for å danne molekyler?

Atomer eksisterer rundt oss - i luften, jorden og i levende ting. Naturlig forekommende elementer, som oksygen, gull og natrium, er atomer i forskjellige former, og hver med et unikt antall elektroner, protoner og nøytroner. Protonene og nøytronene utgjør atomens sentrale kjerne, mens elektronene sirkler rundt kjernen i definerte orbitaler kalt energinivå. Svært få atomer har mengden elektroner de trenger, så for å få sitt fulle komplement av elektroner, vil de binde seg til andre atomer for å danne molekyler.

Elektroner grupperer seg parvis i energinivået. For å beregne antall elektroner som er tillatt i et hvilket som helst energinivå, finn kvadratet til tallet som representerer energinivået og multipliser det med to. Ved å bruke denne formelen kan atomer ha to elektroner i sitt første energinivå, åtte i den andre og atten i deres tredje. Mengden elektroner på hvert nivå vokser når antallet av energinivået øker.

Elektroner danner først par på det laveste energinivået og jobber seg utover. Et atom med uparrede elektroner i det ytterste energinivået tiltrekker seg andre atomer med uparrede elektroner for å oppnå sitt fulle komplement av elektroner. Uparede elektroner i det høyeste energinivået kalles valenselektroner; når valenselektronene fra to eller flere atomer danner par, blir de ikke tapt fra ett atom og oppnådd av et annet. Atomene deler valenselektronene sine og binder seg sammen og danner et molekyl.

Et oksygenatom har to elektroner på det første energinivået og seks på det andre. For å være stabilt trenger atomet to elektroner til på andre nivå. Det tiltrekker seg naturlig andre atomer med uparede elektroner, som hydrogen, som bare har ett elektron. I en forenklet modell av et vannmolekyl deler to hydrogenatomer valenselektronene sine med et oksygenatom. De tre atomene binder seg sammen og danner et stabilt molekyl. Hvert hydrogenatom har to elektroner og oksygenatomet har åtte.

Den periodiske tabellen over elementer viser alle kjente elementer og deres atomiske egenskaper. Hver rute i diagrammet representerer ett element; atomnummeret øverst i hver boks forteller hvor mange elektroner elementet inneholder.

Høyre kolonne i det periodiske systemet viser elementene kjent som de edle gassene, som ikke danner molekyler fordi alle elektronene deres er parret og alle energinivåene er fulle - de eksisterer naturlig i sitt mest stabile skjema.