Таблица Менделеева - это каталог всех известных элементов, и можно с уверенностью сказать, что этой вселенной не существовало бы, если бы эти элементы не объединялись. Каждый элемент характеризуется атомом с определенным количеством протонов и нейтронов в его ядре и определенным количеством окружающих их электронов. Когда атомы объединяются, они делятся своими внешними электронами, чтобы создать более устойчивые энергетические состояния. Это совместное использование связывает атомы в ионную структуру или молекулу.
TL; DR (слишком длинный; Не читал)
Атомы могут объединяться в структуры ионной решетки или в ковалентные молекулы. Когда различные типы атомов объединяются, результат называется соединением.
Как атомы соединяются
Склонность атома к объединению зависит от количества электронов, находящихся в его внешней оболочке. Каждая оболочка имеет восемь пространств для электронов, за исключением первой оболочки, в которой всего два пространства. Если некоторые из пространств не заняты, атом стремится приобрести или поделиться электронами, чтобы заполнить его, чтобы получить стабильную внешнюю оболочку с восемью электронами. С другой стороны, атому с несколькими лишними электронами легче избавиться от них для достижения стабильности. Благородные газы, в состав которых входят гелий, аргон и неон, уже имеют стабильные внешние оболочки, заполненные электронами, поэтому эти элементы не образуют комбинаций друг с другом или с другими атомами.
Ионное соединение: Атом с одним электроном во внешней оболочке стремится отдать электрон другому атому, тогда как атом с одним пространством легко его примет. В результате атом, который передает этот электрон, становится положительно заряженным, а атом, который его принимает, становится отрицательно заряженным. Затем электростатическое притяжение связывает атомы в решетчатую структуру. Это не молекула, потому что пары атомов не независимы, но это соединение, потому что оно образовано из двух разных элементов. Поваренная соль поваренная, хлорид натрия (NaCl), является классическим примером ионного соединения.
Ковалентная связь: Атом с одним, двумя, тремя или четырьмя дополнительными электронами во внешней оболочке или с одним недостающим одним, двумя или тремя электронами стремится разделить электроны для достижения стабильности. Когда это разделение происходит парами, связь называется ковалентной связью, и она может быть очень прочной. Примером может служить молекула воды, которая образуется, когда молекула кислорода заполняет свои внешние оболочки электронами от двух атомов водорода. Атомы могут иметь одну, две или три пары электронов, и соединения, которые они образуют, имеют тенденцию иметь более низкие температуры плавления и кипения, чем ионные соединения.
Все элементы, кроме металлов, образуют ковалентные связи. Частично то, что делает металл тем, чем он является, - это его склонность терять электроны в своей внешней оболочке и становиться ионом, который является заряженной частицей. Ионы предпочитают объединяться в твердые решетчатые структуры. С другой стороны, ковалентные молекулы чаще образуют жидкости или газы.
Когда молекула представляет собой соединение?
Атомы могут объединяться в простые молекулы, такие как вода, или они могут объединяться в большие цепочки, чтобы образовывать сложные, такие как сахароза (C12ЧАС22О11). Поскольку углерод имеет четыре электрона во внешней оболочке, он одинаково хорошо отдает и принимает электроны и является строительным блоком всех органических молекул, от которых зависит жизнь. Все неорганические и органические молекулы, состоящие более чем из одного элемента, являются соединениями. Примеры - хлористый водород (HCl), метан (CH4), диоксид углерода (CO2) и сахароза.
Также часто атомы одного и того же элемента разделяют электроны для достижения стабильности. Два самых распространенных газа в атмосфере - азот (N2) и кислород (O2), состоят из молекул, состоящих из одного элемента. Молекулы азота и кислорода не являются соединениями, потому что они не состоят из разных элементов. Даже озон (O3), менее стабильная и более реакционная комбинация молекул кислорода, не может считаться соединением, поскольку состоит только из одного элемента.