Układ okresowy pierwiastków jest katalogiem wszystkich znanych pierwiastków i można śmiało powiedzieć, że ten wszechświat nie istniałby, gdyby te pierwiastki się nie połączyły. Każdy pierwiastek charakteryzuje się atomem z określoną liczbą protonów i neutronów w swoim jądrze oraz określoną liczbą otaczających je elektronów. Kiedy atomy się łączą, dzielą się swoimi najbardziej oddalonymi elektronami, aby tworzyć bardziej zrównoważone stany energetyczne. To dzielenie wiąże atomy w strukturę jonową lub cząsteczkę.
TL; DR (zbyt długi; Nie czytałem)
Atomy mogą łączyć się w jonowe struktury siatkowe lub w cząsteczki kowalencyjne. Kiedy łączą się różne typy atomów, wynik nazywa się związkiem.
Jak łączą się atomy
Skłonność atomu do łączenia się zależy od liczby elektronów, które ma w zewnętrznej powłoce. Każda powłoka ma osiem miejsc na elektrony, z wyjątkiem pierwszej powłoki, która ma tylko dwie przestrzenie. Jeśli kilka przestrzeni nie jest zajętych, atom stara się pozyskać lub udostępnić elektrony, aby je wypełnić, aby uzyskać stabilną powłokę zewnętrzną z ośmioma elektronami. Z drugiej strony atomowi z kilkoma dodatkowymi elektronami łatwiej jest się ich pozbyć i osiągnąć stabilność. Gazy szlachetne, do których należą hel, argon i neon, mają już stabilne zewnętrzne powłoki wypełnione elektronami, więc pierwiastki te nie tworzą ze sobą ani z innymi atomami kombinacji.
Związek jonowy: Atom z tylko jednym elektronem w zewnętrznej powłoce stara się przekazać elektron innemu atomowi, podczas gdy ten z pojedynczą przestrzenią z łatwością go przyjmie. Atom, który oddaje ten elektron, staje się w rezultacie naładowany dodatnio, a atom, który go przyjmuje, staje się naładowany ujemnie. Przyciąganie elektrostatyczne następnie wiąże atomy w strukturę sieciową. To nie jest cząsteczka, ponieważ pary atomów nie są niezależne, ale jest to związek, ponieważ składa się z dwóch różnych pierwiastków. Sól kuchenna, chlorek sodu (NaCl), jest klasycznym przykładem związku jonowego.
Wiązanie kowalencyjne: Atom z jednym, dwoma, trzema lub czterema dodatkowymi elektronami w zewnętrznej powłoce lub jednym, którego brakuje jednego, dwóch lub trzech elektronów, stara się dzielić elektrony, aby osiągnąć stabilność. Kiedy to dzielenie się odbywa się w parach, wiązanie nazywa się wiązaniem kowalencyjnym i może być bardzo silne. Przykładem jest cząsteczka wody, która powstaje, gdy cząsteczka tlenu wypełnia swoje zewnętrzne powłoki elektronami z dwóch atomów wodoru. Atomy mogą dzielić jedną, dwie lub trzy pary elektronów, a tworzone przez nie związki mają zwykle niższe temperatury topnienia i wrzenia niż związki jonowe.
Wszystkie pierwiastki z wyjątkiem metali tworzą wiązania kowalencyjne. Częścią tego, co czyni metal tym, czym jest, jest jego skłonność do utraty elektronów w zewnętrznej powłoce i przekształcenia się w jon, który jest naładowaną cząstką. Jony wolą łączyć się w stałe struktury sieciowe. Z drugiej strony cząsteczki kowalencyjne częściej tworzą ciecze lub gazy.
Kiedy cząsteczka jest związkiem?
Atomy mogą łączyć się, tworząc proste cząsteczki, takie jak woda, lub mogą łączyć się w duże struny, tworząc złożone, takie jak sacharoza (C12H22O11). Ponieważ węgiel ma cztery elektrony w swojej zewnętrznej powłoce, równie dobrze oddaje i przyjmuje elektrony, i jest budulcem wszystkich cząsteczek organicznych, od których zależy życie. Wszystkie cząsteczki nieorganiczne i organiczne złożone z więcej niż jednego pierwiastka są związkami. Przykładami są chlorowodór (HCl), metan (CH4), dwutlenek węgla (CO2) i sacharozę.
Powszechne jest również, że atomy tego samego pierwiastka dzielą elektrony, aby osiągnąć stabilność. Dwa najpopularniejsze gazy w atmosferze, azot (N2) i tlen (O2), składają się z cząsteczek utworzonych z jednego pierwiastka. Cząsteczki azotu i tlenu nie są związkami, ponieważ nie składają się z różnych pierwiastków. Równomierny ozon (O3), mniej stabilna i bardziej reaktywna kombinacja cząsteczek tlenu, nie kwalifikuje się jako związek, ponieważ składa się tylko z jednego pierwiastka.