Как атомы соединяются в соединения?

Хотя атомы элемента существуют по отдельности, они часто объединяются с другими атомами, образуя соединения, наименьшее количество которых называется молекулой. Эти молекулы могут быть образованы посредством ионной, металлической, ковалентной или водородной связи.

Ионная связь происходит, когда атомы либо приобретают, либо теряют один или несколько валентных электронов, в результате чего атом имеет либо отрицательный, либо положительный заряд. Такие элементы, как натрий, которые имеют почти пустую внешнюю оболочку, обычно вступают в реакцию с атомами, такими как хлор, которые имеют почти полную внешнюю оболочку. Когда атом натрия теряет электрон, его заряд становится +1; когда атом хлора получает электрон, его заряд становится -1. Посредством ионной связи атом каждого элемента объединяется с другим, образуя молекулу, которая более стабильна, поскольку теперь имеет нулевой заряд. Как правило, ионная связь приводит к полному переносу электронов от одного атома к другому.

Вместо того, чтобы терять или приобретать электроны, некоторые атомы вместо этого делятся электронами, когда образуют молекулы. Атомы, образующие связи с помощью этого метода, называемого ковалентной связью, обычно не являются металлами. Благодаря совместному использованию электронов полученные молекулы становятся более стабильными, чем их предыдущие компоненты, поскольку эта связь позволяет каждому атому удовлетворять свои потребности в электронах; то есть электроны притягиваются к ядрам каждого атома. Атомы одного и того же элемента могут образовывать одинарные, двойные или тройные ковалентные связи, в зависимости от количества валентных электронов, которые они содержат.

Металлическая связь - это третий тип связи, возникающий между атомами. Как следует из названия, этот тип связи возникает между металлами. В металлической связи многие атомы имеют общие валентные электроны; это происходит потому, что отдельные атомы слабо удерживают свои электроны. Именно эта способность электронов свободно перемещаться между многочисленными атомами придает металлам их отличительные качества, такие как пластичность и проводимость. Эта способность изгибаться или иметь форму без разрушения возникает потому, что электроны просто скользят друг по другу, а не разделяются. Способность металлов проводить электричество также возникает из-за того, что эти общие электроны легко проходят между атомами.

Хотя ионные, ковалентные и металлические связи являются основными типами связи, используемыми для образования соединений и придания им уникальных свойств. качества, водородная связь - это очень специализированный тип связи, который возникает только между водородом и кислородом, азотом или фтор. Поскольку эти атомы намного больше атома водорода, электроны будут стремиться оставаться ближе к атом большего размера, что дает ему слегка отрицательный заряд, а атом водорода слегка положительный заряжать. Именно эта полярность позволяет молекулам воды слипаться; эта полярность также позволяет воде растворять многие другие соединения.

Некоторые атомы могут образовывать более одного типа связи; например, металлы, такие как магний, могут образовывать ионные или металлические связи, в зависимости от того, является ли другой атом металлом или неметаллом. Однако в результате всего склеивания получается стабильный состав с уникальным набором свойств.