Toți atomii sunt compuși dintr-un nucleu încărcat pozitiv înconjurat de electroni încărcați negativ. Electronii cei mai exteriori - electronii de valență - sunt capabili să interacționeze cu alți atomi și, în funcție de modul în care aceștia electronii interacționează cu alți atomi, fie se formează o legătură ionică, fie covalentă, iar atomii se fuzionează împreună pentru a forma o moleculă.
Cochilii de electroni
Fiecare element este înconjurat de un anumit număr de electroni care populează orbitalii electronilor. Fiecare orbital necesită doi electroni pentru a fi stabili, iar orbitalii sunt organizați în cochilii, fiecare înveliș succesiv având un nivel de energie mai mare decât cel anterior. Coaja inferioară conține un singur orbital de electroni, 1S și, prin urmare, necesită doar doi electroni pentru a fi stabili. Al doilea înveliș (și toate cele care urmează) conține patru orbitali - 2S, 2Px, 2Py și 2Pz (câte un P pentru fiecare axă: x, y, z) - și necesită opt electroni pentru a fi stabili.
Coborând pe rândurile din Tabelul periodic al elementelor, în jurul fiecărui element există o nouă coajă de 4 orbitați de electroni, cu aceeași configurație ca a doua coajă. De exemplu, hidrogenul din primul rând are doar prima coajă cu un orbital (1S), în timp ce clorul din al treilea rând are prima înveliș (orbital 1S), a doua înveliș (orbitali 2S, 2Px, 2Py, 2Pz) și o a treia înveliș (3S, 3Px, 3Py, 3Px orbitali).
Notă: numărul din fața orbitalului S și P este o indicație a învelișului în care se află acel orbital, nu a cantității.
Electroni de valență
Electronii din carcasa exterioară a oricărui element dat sunt electronii săi de valență. Deoarece toate elementele doresc să aibă o carcasă exterioară completă (opt electroni), aceștia sunt electronii pe care îi are este dispus să fie împărtășit cu alte elemente pentru a forma molecule sau să renunțe în întregime pentru a deveni un ion. Când elementele împart electroni, se formează o legătură covalentă puternică. Când un element cedează un electron exterior, rezultă ioni încărcați în mod opus, care sunt ținuți împreună de o legătură ionică mai slabă.
Legături ionice
Toate elementele încep cu o încărcare echilibrată. Adică, numărul de protoni încărcați pozitiv este egal cu numărul de electroni încărcați negativ, rezultând o încărcare globală neutră. Cu toate acestea, uneori un element cu un singur electron într-o coajă de electroni va renunța la acel electron către un alt element care are nevoie de un singur electron pentru a completa o coajă.
Când se întâmplă acest lucru, elementul original coboară până la o coajă completă și al doilea electron își completează coaja superioară; ambele elemente sunt acum stabile. Cu toate acestea, deoarece numărul de electroni și protoni din fiecare element nu mai este egal, elementul care primit electronul are acum o sarcină negativă netă și elementul care a renunțat la electron are o pozitivă netă încărca. Sarcinile opuse provoacă o atracție electrostatică care atrage strâns ionii împreună într-o formațiune cristalină. Aceasta se numește o legătură ionică.
Un exemplu în acest sens este atunci când un atom de sodiu renunță la singurul său electron 3S pentru a umple ultima coajă a unui atom de clor, care are nevoie de încă un singur electron pentru a deveni stabil. Acest lucru creează ionii Na- și Cl +, care se leagă împreună pentru a forma NaCl sau sare de masă comună.
Legaturi covalente
În loc să ofere sau să primească electroni, doi (sau mai mulți) atomi pot împărți și perechi de electroni pentru a-și umple cochiliile exterioare. Aceasta formează o legătură covalentă, iar atomii sunt fuzionați împreună într-o moleculă.
Un exemplu în acest sens este atunci când doi atomi de oxigen (șase electroni de valență) întâlnesc carbon (patru electroni de valență). Deoarece fiecare atom dorește să aibă opt electroni în învelișul său exterior, atomul de carbon împarte doi dintre electronii săi de valență fiecare atom de oxigen, completându-și cochiliile, în timp ce fiecare atom de oxigen împarte doi electroni cu atomul de carbon pentru a-l completa coajă. Molecula rezultată este dioxidul de carbon sau CO2.