Når måten atomer er satt sammen er forstått, kan spørsmålet om hvordan de samhandler med hverandre tas opp-spesielt hvordan de danner bindinger for å skape molekyler og makroskopiske materialer. Det er tre grunnleggende måter at de ytre elektronene av atomer kan danne bindinger:

les Mer om Dette Emnet

kjemisk binding: Atomstruktur og binding

for å forstå bindingsdannelse er det nødvendig å kjenne de generelle egenskapene til atomenes elektroniske struktur-det vil si arrangementet…

1. Elektroner kan overføres fra ett atom til et annet.
2. Elektroner kan deles mellom nærliggende atomer.Elektroner kan deles med alle atomer i et materiale.

den første måten gir opphav til det som kalles en ionisk binding. Tenk for eksempel et natriumatom, som har en elektron i sin ytterste bane, som kommer nær et kloratom, som har syv. Fordi det tar åtte elektroner å fylle det ytterste skallet av disse atomene, kan kloratomet betraktes som manglende ett elektron. Natriumatomet donerer sin eneste valenselektron for å fylle hullet i klorskallet, og danner et natriumkloridsystem på et lavere totalt energinivå.

et atom som har flere eller færre elektroner i bane enn protoner i kjernen kalles en ion. Når elektronen fra valensskallet er overført, vil natriumatomet mangle et elektron; det vil derfor ha en positiv ladning og bli en natriumion. Samtidig vil kloratomet, etter å ha fått en ekstra elektron, ta en negativ ladning og bli en klorion. Den elektriske kraften mellom disse to motsatt ladede ioner er attraktiv og låser dem sammen. Den resulterende natriumkloridforbindelsen er en kubisk krystall, kjent som vanlig bordsalt.

den andre bindingsstrategien som er nevnt ovenfor, er beskrevet av kvantemekanikk. Når to atomer kommer nær hverandre, kan de dele et par ytre elektroner (tenk på atomene som å kaste elektronene frem og tilbake mellom dem) for å danne en kovalent binding. Kovalente bindinger er spesielt vanlige i organiske materialer, hvor molekyler ofte inneholder lange kjeder av karbonatomer (som har fire elektroner i deres valensskjell).Til slutt, i noen materialer gir hvert atom opp et ytre elektron som deretter flyter fritt—i hovedsak deles elektronen av alle atomene i materialet. Elektronene danner en slags sjø hvor de positive ionene flyter som kuler i melasse. Dette kalles metallbindingen, og som navnet antyder, er det det som holder metaller sammen.det er også måter for atomer og molekyler å binde seg uten å faktisk utveksle eller dele elektroner. I mange molekyler er de indre kreftene slik at elektronene har en tendens til å klynge seg i den ene enden av molekylet, og etterlater den andre enden med en positiv ladning. Samlet sett har molekylet ingen netto elektrisk ladning—det er bare at de positive og negative ladningene finnes på forskjellige steder. For eksempel, i vann (H2O) har elektronene en tendens til å tilbringe mesteparten av tiden nær oksygenatomet, og forlater hydrogenatomenes område med en positiv ladning. Molekyler hvis ladninger er ordnet på denne måten kalles polare molekyler. Et atom eller ion som nærmer seg et polært molekyl fra sin negative side, vil for eksempel oppleve en sterkere negativ elektrisk kraft enn den fjernere positive elektriske kraften. Dette er grunnen til at mange stoffer oppløses i vann: det polare vannmolekylet kan trekke ioner ut av materialer ved å utøve elektriske krefter. Et spesielt tilfelle av polare krefter oppstår i det som kalles hydrogenbindingen. I mange situasjoner, når hydrogen danner en kovalent binding med et annet atom, beveger elektroner seg mot det atomet, og hydrogenet oppnår en liten positiv ladning. Hydrogenet tiltrekker seg igjen et annet atom, og danner dermed en slags bro mellom de to. Mange viktige molekyler, INKLUDERT DNA, er avhengige av hydrogenbindinger for deres struktur.

Til Slutt er det en måte for en svak binding å danne mellom to elektrisk nøytrale atomer. Den nederlandske fysikeren Johannes van Der Waals teoretiserte først en mekanisme for et slikt bånd i 1873, og det er nå kjent som van Der Waals-styrker. Når to atomer nærmer seg hverandre, utøver deres elektronskyer avstøtende krefter på hverandre, slik at atomene blir polariserte. I slike situasjoner er det mulig at den elektriske tiltrekningen mellom kjernen til ett atom og elektronene til den andre vil overvinne de repulsive kreftene mellom elektronene, og en svak binding vil danne seg. Et eksempel på denne kraften kan ses i vanlig grafitt blyant bly. I dette materialet holdes karbonatomer sammen i ark med sterke kovalente bindinger, men arkene holdes bare sammen av van Der Waals krefter. Når en blyant er trukket over papir, van Der Waals styrker bryte, og ark av karbon slough av. Dette er hva som skaper den mørke blyant strek.