Varför består föreningar av metaller och icke-metaller av joner?

Joniska molekyler består av flera atomer som har ett elektronnummer som skiljer sig från det för deras marktillstånd. När en metallatom binds till en icke-metallatom, tappar metallatomen vanligtvis en elektron till den icke-metalliska atomen. Detta kallas en jonbindning. Att detta händer med föreningar av metaller och icke-metaller är ett resultat av två periodiska egenskaper: joniseringsenergi och elektronaffinitet.

Metallerna i det periodiska systemet inkluderar alla element i grupperna en till tre utom väte, liksom några andra element från de nedre högra delarna av tabellen. Icke-metaller, å andra sidan, inkluderar alla element i grupperna sju och åtta, samt några andra element från grupp fyra, fem och sex.

Joniseringsenergin hos ett element beskriver mängden energi som behövs för att få en atom att förlora en elektron. Metaller tenderar att ha låga joniseringsenergier. Detta betyder att de är "villiga" att bli av med en elektron i en kemisk reaktion. Många icke-metaller har å andra sidan höga joniseringsenergier, vilket innebär att de är mindre villiga att förlora en elektron i en reaktion.

Elektronaffinitet är förändringen i energi när en neutral atom i ett element får en elektron. Vissa atomer är mer villiga att få elektroner än andra. Metaller har en liten elektronaffinitet och accepterar därför inte villigt elektroner. Många icke-metaller har å andra sidan stora elektronaffiniteter; de släpper ut en större mängd energi när de accepterar elektroner. Detta innebär att icke-metallerna är mycket mer villiga att acceptera elektroner än metallerna är. Detta motsvarar deras positioner på det periodiska systemet. De reaktiva icke-metallerna ligger nära grupp åtta element, som har fulla yttersta elektronskal. Gruppens åtta element är mycket stabila. Därför kommer en icke-metall som är en eller två elektroner bort från ett helt elektronskal att vara angelägen om att få dessa elektroner och nå ett stabilt tillstånd.

Begreppen joniseringsenergi och elektronaffinitet kombineras till en tredje periodisk trend som kallas elektronegativitet. Elektronegativitetsskillnader mellan element beskriver typen av bindningar mellan atomerna. Om skillnaderna i elektronegativitet är mycket små är bindningarna kovalenta. Om skillnaderna i elektronegativitet är stora är bindningarna joniska. Elektronegativitetsskillnaderna mellan metaller och de flesta icke-metaller är höga. Därför har bindningarna en jonisk karaktär. Detta är vettigt med avseende på joniseringsenergi och elektronaffinitet; metallatomerna är villiga att förlora elektroner, och de icke-metalliska atomerna är villiga att vinna dem.