Γιατί τα άτομα σχηματίζουν χημικά δεσμούς μεταξύ τους

Τα άτομα σχηματίζουν χημικούς δεσμούς για να κάνουν τα εξωτερικά τους κελύφη ηλεκτρονίων πιο σταθερά. Ο τύπος του χημικού δεσμού μεγιστοποιεί τη σταθερότητα των ατόμων που το σχηματίζουν. Ένας ιοντικός δεσμός, όπου ένα άτομο ουσιαστικά δωρίζει ένα ηλεκτρόνιο σε ένα άλλο, σχηματίζεται όταν ένα άτομο καθίσταται σταθερό κατά χάνοντας τα εξωτερικά ηλεκτρόνια και τα άλλα άτομα γίνονται σταθερά (συνήθως γεμίζοντας το κέλυφος σθένους) κερδίζοντας το ηλεκτρόνια. Οι ομοιοπολικοί δεσμοί σχηματίζονται όταν μοιράζονται άτομα οδηγούν στην υψηλότερη σταθερότητα. Υπάρχουν και άλλοι τύποι δεσμών εκτός από ιοντικούς και ομοιοπολικούς χημικούς δεσμούς.

Το πρώτο κέλυφος ηλεκτρονίων κρατά μόνο δύο ηλεκτρόνια. Ένα άτομο υδρογόνου (ατομικός αριθμός 1) έχει ένα πρωτόνιο και ένα μόνο ηλεκτρόνιο, ώστε να μπορεί να μοιράζεται εύκολα το ηλεκτρόνιο του με το εξωτερικό κέλυφος ενός άλλου ατόμου. Ένα άτομο ηλίου (ατομικός αριθμός 2), έχει δύο πρωτόνια και δύο ηλεκτρόνια. Τα δύο ηλεκτρόνια ολοκληρώνουν το εξωτερικό κέλυφος ηλεκτρονίων (το μόνο κέλυφος ηλεκτρονίων που έχει), ενώ το άτομο είναι ηλεκτρικά ουδέτερο με αυτόν τον τρόπο. Αυτό καθιστά το ήλιο σταθερό και απίθανο να σχηματίσει χημικό δεσμό.

Μετά το υδρογόνο και το ήλιο, είναι πιο εύκολο να εφαρμόσετε το κανόνας οκτάδας να προβλέψουμε εάν δύο άτομα θα σχηματίσουν δεσμούς και πόσα δεσμούς θα σχηματίσουν. Τα περισσότερα άτομα χρειάζονται οκτώ ηλεκτρόνια για να ολοκληρώσουν το εξωτερικό τους κέλυφος. Έτσι, ένα άτομο που έχει δύο εξωτερικά ηλεκτρόνια θα σχηματίσει συχνά έναν χημικό δεσμό με ένα άτομο που δεν έχει δύο ηλεκτρόνια για να είναι «πλήρης».

Για παράδειγμα, ένα άτομο νατρίου έχει ένα μόνο ηλεκτρόνιο στο εξωτερικό του κέλυφος. Ένα άτομο χλωρίου, αντίθετα, είναι κοντό ένα ηλεκτρόνιο για να γεμίσει το εξωτερικό του κέλυφος. Το νάτριο δωρίζει εύκολα το εξωτερικό του ηλεκτρόνιο (σχηματίζοντας το Na⁺ ιόν, αφού τότε έχει ένα ακόμη πρωτόνιο από ότι έχει ηλεκτρόνια), ενώ το χλώριο δέχεται εύκολα ένα δωρημένο ηλεκτρόνιο (κάνοντας το Cl^- ιόν, καθώς το χλώριο είναι σταθερό όταν έχει ένα περισσότερο ηλεκτρόνιο από ότι έχει πρωτόνια). Το νάτριο και το χλώριο σχηματίζουν ένα ιοντικό δεσμός μεταξύ τους για να σχηματίσουν επιτραπέζιο αλάτι (χλωριούχο νάτριο).

Μπορεί να μπερδευτείτε εάν η σταθερότητα ενός ατόμου σχετίζεται με το ηλεκτρικό φορτίο του. Ένα άτομο που κερδίζει ή χάνει ένα ηλεκτρόνιο για να σχηματίσει ένα ιόν είναι πιο σταθερό από ένα ουδέτερο άτομο εάν το ιόν πάρει ένα πλήρες κέλυφος ηλεκτρονίων σχηματίζοντας το ιόν.

Επειδή τα αντίθετα φορτισμένα ιόντα προσελκύουν το ένα το άλλο, αυτά τα άτομα σχηματίζουν εύκολα χημικούς δεσμούς μεταξύ τους.

Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε το Περιοδικός Πίνακας να κάνουμε αρκετές προβλέψεις για το αν τα άτομα θα σχηματίσουν δεσμούς και τι είδους δεσμούς θα μπορούσαν να σχηματίσουν μεταξύ τους. Στην άκρη δεξιά πλευρά του περιοδικού πίνακα βρίσκεται η ομάδα στοιχείων που ονομάζεται ευγενή αέρια. Τα άτομα αυτών των στοιχείων (π.χ. ήλιο, κρυπτόν, νέον) έχουν πλήρη εξωτερικά κελύφη ηλεκτρονίων. Αυτά τα άτομα είναι σταθερά και σπάνια σχηματίζουν δεσμούς με άλλα άτομα.

Ένας από τους καλύτερους τρόπους για να προβλεφθεί εάν τα άτομα θα συνδεθούν μεταξύ τους και τι είδους δεσμοί θα σχηματίσουν είναι να συγκρίνουν τις τιμές ηλεκτροαρνητικότητας των ατόμων. Η ηλεκτροπαραγωγικότητα είναι ένα μέτρο της έλξης που έχει ένα άτομο στα ηλεκτρόνια σε χημικό δεσμό.

Μια μεγάλη διαφορά μεταξύ των τιμών ηλεκτροαραγωγικότητας μεταξύ ατόμων υποδεικνύει ότι ένα άτομο προσελκύεται στα ηλεκτρόνια, ενώ το άλλο μπορεί να δεχθεί ηλεκτρόνια. Αυτά τα άτομα σχηματίζουν συνήθως ιοντικούς δεσμούς μεταξύ τους. Αυτός ο τύπος δεσμού σχηματίζεται μεταξύ ενός ατόμου μετάλλου και ενός μη μεταλλικού ατόμου.

Εάν οι τιμές ηλεκτροπαραγωγικότητας μεταξύ δύο ατόμων είναι συγκρίσιμες, ενδέχεται να εξακολουθούν να σχηματίζουν χημικούς δεσμούς για την αύξηση της σταθερότητάς τους ηλεκτρόνιο σθένους κέλυφος. Αυτά τα άτομα συνήθως σχηματίζουν ομοιοπολικούς δεσμούς.

Μπορείτε να αναζητήσετε τιμές ηλεκτροαναγονικότητας για κάθε άτομο για να τις συγκρίνετε και να αποφασίσετε εάν ένα άτομο θα σχηματίσει δεσμό ή όχι. Η ηλεκτροπαραγωγικότητα είναι μια περιοδική τάση πίνακα, οπότε μπορείτε να κάνετε γενικές προβλέψεις χωρίς να αναζητήσετε συγκεκριμένες τιμές. Η ηλεκτροπαραγωγικότητα αυξάνεται καθώς μετακινείστε από αριστερά προς τα δεξιά στον περιοδικό πίνακα (εκτός από τα ευγενή αέρια). Μειώνεται καθώς μετακινείτε μια στήλη ή μια ομάδα του πίνακα. Τα άτομα στην αριστερή πλευρά του τραπεζιού σχηματίζουν εύκολα ιοντικούς δεσμούς με άτομα στη δεξιά πλευρά (και πάλι, εκτός από τα ευγενή αέρια). Τα άτομα στο μέσο του τραπεζιού σχηματίζουν συχνά μεταλλικούς ή ομοιοπολικούς δεσμούς μεταξύ τους.