תוֹכֶן
הטבלה המחזורית היא קטלוג של כל האלמנטים הידועים, ובטוח לומר שהיקום הזה לא היה קיים אם האלמנטים האלה לא היו משתלבים זה בזה. כל יסוד מאופיין באטום עם מספר מסוים של פרוטונים ונויטרונים בגרעין שלו ומספר מסוים של אלקטרונים המקיפים אותם. כאשר אטומים משתלבים הם חולקים את האלקטרונים החיצוניים ביותר שלהם ליצירת מצבי אנרגיה בר-קיימא יותר. שיתוף זה קושר את האטומים למבנה יוני או למולקולה.
TL; DR (יותר מדי זמן; לא קרא)
אטומים יכולים להשתלב למבני סריג יוניים או למולקולות קוולנטיות. כאשר סוגים שונים של אטומים משתלבים, התוצאה נקראת תרכובת.
כיצד אטומים משתלבים
הנטייה לאטום להשתלב תלויה במספר האלקטרונים שיש לו במעטפת החיצונית שלו. לכל קליפה שמונה חללים לאלקטרונים פרט למעטפת הראשונה, שיש בה שני חללים בלבד. אם מעטים מהחללים שאינם תפוסים, אטום מבקש לרכוש או לשתף אלקטרונים כדי למלא אותו כדי להשיג מעטפת חיצונית יציבה עם שמונה אלקטרונים. מצד שני, קל יותר לאטום עם כמה אלקטרונים נוספים להיפטר מהם כדי להשיג יציבות. בגזים האצילים, הכוללים הליום, ארגון ונאון, יש כבר פגזים חיצוניים יציבים מלאים באלקטרונים, ולכן אלמנטים אלה אינם יוצרים שילובים זה עם זה או עם אטומים אחרים.
סריג יוני: אטום שרק אלקטרון אחד במעטפתו החיצונית מבקש לתרום את האלקטרון לאטום אחר, ואילו אחד עם מרחב יחיד יקבל אותו בקלות. האטום התורם אלקטרונים זה הופך להיות טעון חיובי כתוצאה מכך, והאטום שמקבל אותו הופך טעון שלילי. לאחר מכן משיכה אלקטרוסטטית את האטומים למבנה סריג. זו לא מולקולה, מכיוון שזוגות האטומים אינם תלויים, אלא זה תרכובת, מכיוון שהיא נוצרה משני יסודות שונים. מלח שולחן נפוץ, נתרן כלורי (NaCl), הוא הדוגמא הקלאסית לתרכובת יונית.
קשר קוולנטי: אטום עם מעטפת אלקטרונית אחת, שתיים, שלוש או ארבע נוספות במעטפתה החיצונית, או שאחד חסר אחד, שניים או שלושה אלקטרונים, מבקש לחלוק אלקטרונים בכדי להשיג יציבות. כאשר שיתוף זה מתרחש בזוגות, הקשר נקרא קשר קוולנטי והוא יכול להיות חזק מאוד. דוגמה לכך היא מולקולת המים, הנוצרת כאשר מולקולת חמצן ממלאת את קליפותיה החיצוניות באלקטרונים משני אטומי מימן. אטומים יכולים לחלוק זוגות אלקטרונים אחד, שניים או שלושה, והתרכובות שהם יוצרים נוטים לקבל נקודות התכה ורתיחה נמוכות יותר מאשר תרכובות יוניות.
כל האלמנטים למעט מתכות יוצרים קשרים קוולנטיים. חלק ממה שהופך מתכת למה שהיא הוא הנטייה שלה לאבד את האלקטרונים במעטפת החיצונית שלה ולהפוך ליון, שהוא חלקיק טעון. יונים מעדיפים להתלכד למבני סריג מוצקים. מולקולות קוולנטיות, לעומת זאת, יוצרות לעתים קרובות יותר נוזלים או גזים.
מתי מולקולה היא מתחם?
אטומים יכולים להשתלב כדי ליצור מולקולות פשוטות, כגון מים, או שהם יכולים לשלב בחוטים גדולים ליצירת מולקולות מורכבות, כמו סוכרוז (C12ח22O11). מכיוון שלפחמן יש ארבעה אלקטרונים במעטפת החיצונית שלו, הוא תורם ומקבל אלקטרונים באותה מידה, ואבן הבניין של כל המולקולות האורגניות שעליהם החיים תלויים. כל המולקולות האורגניות והאורגניות המורכבות ביותר מאלמנט אחד הן תרכובות. דוגמאות לכך הן מימן כלוריד (HCl), מתאן (CH4), פחמן דו חמצני (CO2) וסוכרוז.
זה נפוץ גם כי אטומים מאותו אלמנט חולקים אלקטרונים בכדי להשיג יציבות. שני הגזים השופרים ביותר באטמוספרה, חנקן (N2) וחמצן (O2) מורכבים ממולקולות הנוצרות מרכיב בודד. מולקולות חנקן וחמצן אינן תרכובות, מכיוון שאינן מורכבות מאלמנטים שונים. אפילו אוזון (O3), שילוב פחות יציב ויותר תגובתי של מולקולות חמצן, אינו מצליח להעפיל כתרכובת, מכיוון שהוא מורכב רק מרכיב בודד.