Det periodiska systemet är en katalog över alla kända element, och det är säkert att säga att detta universum inte skulle existera om dessa element inte kombinerades. Varje element kännetecknas av en atom med ett visst antal protoner och neutroner i sin kärna och ett visst antal elektroner som omger dem. När atomer kombineras delar de sina yttersta elektroner för att skapa mer hållbara energitillstånd. Denna delning binder atomerna till en jonstruktur eller en molekyl.
TL; DR (för lång; Läste inte)
Atomer kan kombineras till joniska gitterstrukturer eller till kovalenta molekyler. När olika typer av atomer kombineras kallas resultatet en förening.
Hur atomer kombineras
Benägenheten för en atom att kombinera beror på antalet elektroner den har i sitt yttre skal. Varje skal har åtta utrymmen för elektroner utom det första skalet, som bara har två utrymmen. Om några av utrymmena inte är upptagna försöker en atom att skaffa eller dela elektroner för att fylla den för att uppnå ett stabilt yttre skal med åtta elektroner. Å andra sidan är det lättare för en atom med bara några extra elektroner att bli av med dem för att uppnå stabilitet. Ädelgaserna, som inkluderar helium, argon och neon, har redan stabila yttre skal fyllda med elektroner, så dessa element bildar inte kombinationer med varandra eller med andra atomer.
Jonisk förening: En atom med endast en elektron i dess yttre skal försöker donera elektronen till en annan atom, medan en med ett enda utrymme lätt kommer att acceptera den. Atomen som donerar denna elektron blir positivt laddad som ett resultat, och atomen som accepterar den blir negativt laddad. Elektrostatisk attraktion binder sedan atomerna i en gitterstruktur. Detta är inte en molekyl, eftersom atomparen inte är oberoende, men det är en förening, eftersom den är bildad av två olika element. Vanligt bordssalt, natriumklorid (NaCl), är det klassiska exemplet på en jonförening.
Kovalent bindning: En atom med en, två, tre eller fyra extra elektroner i dess yttre skal, eller en saknas en, två eller tre elektroner, försöker dela elektroner för att uppnå stabilitet. När denna delning sker parvis kallas bindningen en kovalent bindning och den kan vara mycket stark. Vattenmolekylen, som bildas när en syremolekyl fyller sina yttre skal med elektroner från två väteatomer, är ett exempel. Atomer kan dela ett, två eller tre elektronpar, och föreningarna de bildar tenderar att ha lägre smält- och kokpunkter än jonföreningar.
Alla element utom metaller bildar kovalenta bindningar. En del av det som gör en metall till vad den är är dess benägenhet att förlora elektronerna i dess yttre skal och bli en jon, som är en laddad partikel. Joner föredrar att slå sig samman i solida gitterstrukturer. Å andra sidan bildar kovalenta molekyler vätskor eller gaser.
När är en molekyl en förening?
Atomer kan kombineras för att bilda enkla molekyler, såsom vatten, eller de kan kombineras i stora strängar för att bilda komplexa sådana, såsom sackaros (C12H22O11). Eftersom kol har fyra elektroner i dess yttre skal, donerar och accepterar elektroner lika bra, och det är byggstenen för alla organiska molekyler som livet beror på. Alla oorganiska och organiska molekyler som består av mer än ett grundämne är föreningar. Exempel är väteklorid (HCl), metan (CH4), koldioxid (CO2) och sackaros.
Det är också vanligt att atomer av samma element delar elektroner för att uppnå stabilitet. De två mest förekommande gaserna i atmosfären, kväve (N2) och syre (O2), består av molekyler bildade av ett enda element. Kväve- och syremolekyler är inte föreningar eftersom de inte består av olika element. Till och med ozon (O3), en mindre stabil och mer reaktiv kombination av syremolekyler, kvalificerar sig inte som en förening, eftersom den bara består av ett enda element.