Hur kombineras atomer för att göra föreningar?

Medan atomer av ett element existerar ensamma, kombineras de ofta med andra atomer för att bilda föreningar, vars minsta mängd kallas en molekyl. Dessa molekyler kan bildas genom antingen jonisk, metallisk, kovalent eller vätebindning.

Jonisk bindning uppstår när atomer antingen vinner eller förlorar en eller flera valenselektroner, vilket resulterar i att atomen har antingen en negativ eller positiv laddning. Element som natrium som har nästan tomma yttre skal reagerar vanligtvis med atomer som klor som har nästan fulla yttre skal. När en natriumatom förlorar en elektron blir dess laddning +1; när en kloratom får en elektron blir dess laddning -1. Genom jonbindning kommer en atom av varje element att kombineras med den andra för att bilda en molekyl, som är mer stabil eftersom den nu har en nolladdning. I allmänhet resulterar jonbindning i en fullständig överföring av elektroner från en atom till en annan.

Istället för att förlora eller få elektroner delar vissa atomer istället elektroner när de bildar molekyler. Atomer som bildar bindningar enligt denna metod, kallad kovalent bindning, är vanligtvis icke-metaller. Genom att dela elektroner är de resulterande molekylerna mer stabila än de tidigare komponenterna, eftersom denna bindning tillåter varje atom att uppfylla sina elektronkrav; det vill säga elektronerna lockas till kärnorna i varje atom. Atomer av samma element kan bilda enkla, dubbla eller tredubbla kovalenta bindningar, beroende på antalet valenselektroner som de innehåller.

Metallbindning är en tredje typ av bindning som sker mellan atomer. Som namnet antyder sker denna typ av bindning mellan metaller. I metallbindning delar många atomer valenselektroner; detta inträffar eftersom enskilda atomer bara löst håller sina elektroner. Det är denna förmåga hos elektroner att röra sig fritt mellan många atomer som ger metaller deras särskiljande egenskaper, såsom smidbarhet och ledningsförmåga. Denna förmåga att böja sig eller formas utan att bryta uppstår eftersom elektronerna helt enkelt glider över varandra istället för att separera. Metallernas förmåga att leda elektricitet uppstår också eftersom dessa delade elektroner lätt passerar mellan atomer.

Medan jonisk, kovalent och metallbindning är de viktigaste typerna av bindningar som används för att bilda föreningar och ge dem deras unika vätebindning är en mycket specialiserad typ av bindning som endast förekommer mellan väte och syre, kväve eller fluor. Eftersom dessa atomer är mycket större än en väteatom tenderar elektronerna att stanna närmare den större atomen, vilket ger den en något negativ laddning och väteatomen en något positiv avgift. Det är denna polaritet som gör det möjligt för vattenmolekyler att hålla ihop; denna polaritet tillåter också vatten att lösa upp många andra föreningar.

Vissa atomer kan bilda mer än en typ av bindning; till exempel kan metaller såsom magnesium bilda antingen joniska eller metalliska bindningar, beroende på om den andra atomen är en metall eller icke-metall. Resultatet av all bindning är dock en stabil förening med en unik uppsättning egenskaper.