Содержание
Периодическая таблица представляет собой каталог всех известных элементов, и можно с уверенностью сказать, что эта вселенная не существовала бы, если бы эти элементы не объединялись. Каждый элемент характеризуется атомом с определенным количеством протонов и нейтронов в его ядре и определенным количеством электронов, окружающих их. Когда атомы объединяются, они делят свои внешние электроны, чтобы создать более устойчивые энергетические состояния. Это разделение связывает атомы в ионную структуру или молекулу.
TL; DR (слишком долго; не читал)
Атомы могут объединяться в структуры ионных решеток или в ковалентные молекулы. Когда различные типы атомов объединяются, результат называется составным.
Как атомы объединяются
Склонность атома к объединению зависит от количества электронов, которые он имеет в своей внешней оболочке. Каждая оболочка имеет восемь пространств для электронов, кроме первой оболочки, которая имеет только два пробела. Если несколько пространств не заняты, атом стремится получить или разделить электроны, чтобы заполнить его, чтобы получить стабильную внешнюю оболочку с восемью электронами. С другой стороны, для атома легче всего с несколькими дополнительными электронами избавиться от них, чтобы достигнуть стабильности. Благородные газы, к которым относятся гелий, аргон и неон, уже имеют стабильные внешние оболочки, заполненные электронами, поэтому эти элементы не образуют комбинаций друг с другом или с другими атомами.
Ионное соединение: Атом, имеющий только один электрон в своей внешней оболочке, стремится пожертвовать электрон другому атому, в то время как атом с одним пространством с готовностью примет его. В результате атом, который отдает этот электрон, становится положительно заряженным, а атом, который принимает его, становится отрицательно заряженным. Затем электростатическое притяжение связывает атомы в решетчатую структуру. Это не молекула, потому что пары атомов не являются независимыми, но это соединение, потому что она образована из двух разных элементов. Обычная поваренная соль, хлорид натрия (NaCl), является классическим примером ионного соединения.
Ковалентная связь: Атом с одним, двумя, тремя или четырьмя дополнительными электронами во внешней оболочке или с одним, отсутствующим одним, двумя или тремя электронами, стремится разделить электроны для достижения стабильности. Когда это разделение происходит в парах, связь называется ковалентной связью, и она может быть очень прочной. Молекула воды, которая образуется, когда молекула кислорода заполняет свои внешние оболочки электронами из двух атомов водорода, является примером. Атомы могут иметь одну, две или три электронные пары, и соединения, которые они образуют, имеют более низкую температуру плавления и кипения, чем ионные соединения.
Все элементы, кроме металлов, образуют ковалентные связи. Частью того, что делает металл тем, чем он является, является его склонность терять электроны в своей внешней оболочке и превращаться в ион, который является заряженной частицей. Ионы предпочитают объединяться в твердые решетчатые структуры. Ковалентные молекулы, с другой стороны, чаще образуют жидкости или газы.
Когда молекула это соединение?
Атомы могут объединяться с образованием простых молекул, таких как вода, или они могут объединяться в большие цепочки с образованием сложных молекул, таких как сахароза (C12ЧАС22О11). Поскольку углерод имеет четыре электрона в своей внешней оболочке, он одинаково хорошо жертвует и принимает электроны и является строительным блоком всех органических молекул, от которых зависит жизнь. Все неорганические и органические молекулы, состоящие из более чем одного элемента, являются соединениями. Примерами являются хлористый водород (HCl), метан (CH4), диоксид углерода (СО2) и сахароза.
Для атомов одного и того же элемента характерно разделять электроны для достижения стабильности. Два самых распространенных газа в атмосфере, азот (N2) и кислород (O2), состоят из молекул, образованных из одного элемента. Молекулы азота и кислорода не являются соединениями, потому что они не состоят из разных элементов. Четный озон (O3), менее стабильная и более реакционноспособная комбинация молекул кислорода, не может быть квалифицирована как соединение, потому что она состоит только из одного элемента.