Inhoud
Het periodiek systeem is een catalogus van alle bekende elementen en het is veilig om te zeggen dat dit universum niet zou bestaan als deze elementen niet zouden worden gecombineerd. Elk element wordt gekenmerkt door een atoom met een bepaald aantal protonen en neutronen in zijn kern en een bepaald aantal elektronen eromheen. Wanneer atomen combineren, delen ze hun buitenste elektronen om duurzamere energietoestanden te creëren. Dit delen bindt de atomen in een ionische structuur of een molecuul.
TL; DR (te lang; niet gelezen)
Atomen kunnen combineren in ionische roosterstructuren of in covalente moleculen. Wanneer verschillende soorten atomen worden gecombineerd, wordt het resultaat een verbinding genoemd.
Hoe atomen combineren
De neiging van een atoom om te combineren hangt af van het aantal elektronen dat het in zijn buitenste schil heeft. Elke schaal heeft acht spaties voor elektronen behalve de eerste schaal, die slechts twee spaties heeft. Als een paar van de ruimtes niet bezet zijn, probeert een atoom elektronen te verwerven of te delen om het te vullen om een stabiele buitenste schil met acht elektronen te bereiken. Aan de andere kant is het gemakkelijker voor een atoom met slechts een paar extra elektronen om ze kwijt te raken om stabiliteit te bereiken. De edelgassen, waaronder helium, argon en neon, hebben al stabiele buitenschillen gevuld met elektronen, dus deze elementen vormen geen combinaties met elkaar of met andere atomen.
Ionische verbinding: Een atoom met slechts één elektron in zijn buitenste schil probeert het elektron aan een ander atoom te doneren, terwijl iemand met een enkele ruimte het gemakkelijk zal accepteren. Het atoom dat dit elektron schenkt wordt hierdoor positief geladen, en het atoom dat het accepteert wordt negatief geladen. Elektrostatische aantrekking bindt de atomen vervolgens in een roosterstructuur. Dit is geen molecule, omdat de paren atomen niet onafhankelijk zijn, maar het is een verbinding, omdat het uit twee verschillende elementen is gevormd. Gewoon tafelzout, natriumchloride (NaCl), is het klassieke voorbeeld van een ionische verbinding.
Covalente binding: Een atoom met een, twee, drie of vier extra elektronen in zijn buitenste schil, of een ontbrekende één, twee of drie elektronen, probeert elektronen te delen om stabiliteit te bereiken. Wanneer dit delen in paren gebeurt, wordt de binding een covalente binding genoemd en kan deze zeer sterk zijn. Het watermolecuul, dat wordt gevormd wanneer een zuurstofmolecuul zijn buitenste schil vult met elektronen uit twee waterstofatomen, is een voorbeeld. Atomen kunnen een, twee of drie elektronenparen delen, en de verbindingen die ze vormen hebben meestal lagere smelt- en kookpunten dan ionische verbindingen.
Alle elementen behalve metalen vormen covalente bindingen. Een deel van wat een metaal maakt tot wat het is, is de neiging om de elektronen in zijn buitenste schil te verliezen en een ion te worden, wat een geladen deeltje is. Ionen vloeien bij voorkeur samen in vaste roosterstructuren. Covalente moleculen vormen daarentegen vaker vloeistoffen of gassen.
Wanneer is een molecuul een verbinding?
Atomen kunnen combineren om eenvoudige moleculen te vormen, zoals water, of ze kunnen in grote reeksen combineren om complexe te vormen, zoals sucrose (C12H22O11). Omdat koolstof vier elektronen in zijn buitenste schil heeft, doneert en accepteert elektronen even goed, en het is de bouwsteen van alle organische moleculen waarvan het leven afhankelijk is. Alle anorganische en organische moleculen die uit meer dan één element zijn samengesteld, zijn verbindingen. Voorbeelden zijn waterstofchloride (HCl), methaan (CH4), koolstofdioxide (CO2) en sucrose.
Het is ook gebruikelijk dat atomen van hetzelfde element elektronen delen om stabiliteit te bereiken. De twee meest voorkomende gassen in de atmosfeer, stikstof (N2) en zuurstof (O2), zijn samengesteld uit moleculen gevormd uit een enkel element. Stikstof- en zuurstofmoleculen zijn geen verbindingen, omdat ze niet uit verschillende elementen bestaan. Zelfs ozon (O3), een minder stabiele en reactievere combinatie van zuurstofmoleculen, kwalificeert niet als een verbinding, omdat het uit slechts één element bestaat.