Alle atomen bestaan ​​uit een positief geladen kern omringd door negatief geladen elektronen. De buitenste elektronen - de valentie-elektronen - zijn in staat om te interageren met andere atomen, en afhankelijk van hoe deze elektronen interageren met andere atomen, wordt ofwel een ionische of covalente binding gevormd en smelten de atomen samen om een ​​molecuul te vormen.

Elektronencellen

Elk element is omgeven door een bepaald aantal elektronen dat elektronenorbitalen bevolken. Voor elke orbitaal zijn twee elektronen nodig om stabiel te zijn en de orbitalen zijn georganiseerd in schalen, waarbij elke volgende schaal een hoger energieniveau heeft dan de vorige. De laagste schaal bevat slechts één elektron-orbitaal, 1S, en vereist dus slechts twee elektronen om stabiel te zijn. De tweede schaal (en alle andere die volgen) bevat vier orbitalen - 2S, 2Px, 2Py en 2Pz (één P voor elke as: x, y, z) - en vereist acht elektronen om stabiel te zijn.

Om de rijen van het Periodiek Systeem der Elementen omlaag te gaan, bestaat er rondom elk element een nieuwe schil van 4 elektronenorbitalen, met dezelfde opstelling als de tweede schaal. Waterstof in de eerste rij heeft bijvoorbeeld alleen de eerste schaal met één orbitaal (1S) terwijl chloor in de derde rij de eerste schaal heeft (1S orbitaal), de tweede schaal (2S, 2Px, 2Py, 2Pz orbitalen) en een derde shell (3S, 3Px, 3Py, 3Px orbitals).

Opmerking: het getal vóór elke S- en P-orbitaal is een indicatie van de schaal waarin die orbitaal zich bevindt, niet van de hoeveelheid.

Valence Electrons

De elektronen in de buitenste schil van een bepaald element zijn de valentie-elektronen. Omdat alle elementen een volledige buitenste schil (acht elektronen) willen hebben, zijn dit de elektronen die het bereid is te delen met andere elementen om moleculen te vormen of om volledig op te geven om een ​​ion te worden. Wanneer elementen elektronen delen, wordt een sterke covalente binding gevormd. Wanneer een element een buitenste elektron weggeeft, resulteert dit in tegengesteld geladen ionen die bij elkaar worden gehouden door een zwakkere ionische binding.

Ionische obligaties

Alle elementen beginnen met een gebalanceerde lading. Dat wil zeggen, het aantal positief geladen protonen is gelijk aan het aantal negatief geladen elektronen, wat resulteert in een totale neutrale lading. Soms geeft een element met slechts één elektron in een elektronenschil dat elektron echter op aan een ander element dat slechts één elektron nodig heeft om een ​​schaal te voltooien.

Als dat gebeurt, zakt het oorspronkelijke element naar beneden naar een volledige schaal en het tweede elektron completeert zijn bovenschil; beide elementen zijn nu stabiel. Omdat het aantal elektronen en protonen in elk element niet langer gelijk is, heeft het element dat het elektron heeft ontvangen nu een netto negatieve lading en heeft het element dat het elektron opgaf een netto positieve lading. De tegengestelde ladingen veroorzaken een elektrostatische aantrekking die de ionen samen strak in een kristalformatie trekt. Dit wordt een ionische binding genoemd.

Een voorbeeld hiervan is wanneer een natriumatoom het enige 3S-elektron opgeeft om de laatste schaal van een chlooratoom te vullen, dat slechts één meer elektron nodig heeft om stabiel te worden. Hierdoor ontstaan ​​de ionen Na- en Cl +, die aan elkaar binden tot NaCl of gewoon keukenzout.

Covalente banden

In plaats van elektronen weg te geven of te ontvangen, kunnen twee (of meer) atomen delen ook elektronenparen om hun buitenste schillen te vullen. Dit vormt een covalente binding en de atomen worden samengesmolten tot een molecuul.

Een voorbeeld hiervan is wanneer twee zuurstofatomen (zes valentie-elektronen) koolstof tegenkomen (vier valentie-elektronen). Omdat elk atoom acht elektronen in zijn buitenste omhulsel wil hebben, deelt het koolstofatoom twee van zijn valentie-elektronen met elk zuurstofatoom, waardoor hun omhulsels worden voltooid, terwijl elk zuurstofatoom twee elektronen deelt met het koolstofatoom om de schaal te voltooien. Het resulterende molecuul is koolstofdioxide of CO2.