Łączenie się atomów

Każdy z nas jest inny. Niektórzy lubią otaczać się wieloma znajomymi. Inni wolą być sami. Jeszcze inni są najlepszymi przyjaciółmi i spędzają czas tylko ze sobą. Tak samo jest z atomami.

Argon lubi być sam. Atomy metali, na przykład żelaza, tworzą olbrzymie skupiska zawierające miliardy atomów. Z kolei atomy azotu często trzymają się parami. Co jednak decyduje o tym, czy dany atom jest towarzyski? To elektrony w zewnętrznej powłoce elektronowej, czyli elektrony walencyjne.

Gdy atom ma osiem elektronów w swojej powłoce walencyjnej, jest on zadowolony. Nie ma potrzeby łączyć się z nikim innym. Tak dzieje się na przykład w przypadku jednego z gazów: argonu. Ósemka to w pewnym sensie liczba magiczna w świecie atomów. Atomy dążą do tego, aby mieć osiem elektronów walencyjnych: nazywamy to regułą oktetu. Atomy metali muszą pozbyć się niektórych elektronów, aby w swojej zewnętrznej powłoce elektronowej mieć ich osiem.

Gdy tak się stanie, odrzucone elektrony krążą wokół i nie należą do żadnego określonego atomu. Dzięki temu atomy metali mogą tworzyć skupiska złożone z miliardów atomów. Tak jak te atomy żelaza. Elektrony walencyjne działają jak klej, który łączy ze sobą atomy metalu. Są też atomy, które potrzebują więcej elektronów, aby mieć ich osiem w swojej zewnętrznej powłoce.

Mogą osiągnąć ten cel w inny sposób. Tworzą mniejsze grupki, w których dzielą się niektórymi swoimi elektronami walencyjnymi. Takie wspólne elektrony należą do obydwu atomów, nie tak, jak w metalach, gdzie odrzucone elektrony nie należą do żadnego atomu. Te niewielkie skupiska atomów nazywamy cząsteczkami. Jedna cząsteczka może składać się z dwóch atomów, z trzech, z czterech...

aż do kilku tysięcy. Tak więc cząsteczka to mała grupa atomów, które są ze sobą powiązane. Cząsteczki mogą składać się z atomów tego samego pierwiastka, tak jak ta cząsteczka azotu lub ta cząsteczka siarki. Mogą też składać się z atomów różnych pierwiastków, tak jak ta cząsteczka wody. Gdy różne pierwiastki łączą się tworząc cząsteczki, powstaje nowy związek chemiczny.

Woda nie jest mieszanką tlenu i wodoru, tylko związkiem chemicznym, składającym się z dwóch pierwiastków. Związek chemiczny zwykle ma całkowicie inne właściwości, niż pierwiastki, z których powstał. Weźmy na przykład chlorek sodu, czyli zwykłą sól kuchenną. Sód to metal żrący, a chlor to gaz o właściwościach trujących i żrących. Gdy jednak znajdą się razem w związku chemicznym, są nieszkodliwe.

W niektórych cząsteczkach połączenia atomów są dość luźne. Bez problemu mogą się rozpadać lub wymieniać atomami z innymi cząsteczkami. Inne cząsteczki są bardziej stabilne. Gdy takie atomy łączą się ze sobą, zwykle zostają w tej bardziej stabilnej cząsteczce. Tak jak najlepsi przyjaciele, którzy są razem na dobre i złe.

Dlaczego atomy argonu wolą być same? Dlatego, że mają osiem elektronów w swojej zewnętrznej powłoce. Dlaczego atomy żelaza lubią otaczać się wieloma znajomymi? Dlatego, że pozbyły się niektórych własnych elektronów. Te swobodnie poruszające się elektrony utrzymują takie atomy żelaza razem, tak jak klej.

Dlaczego atomy azotu są jak dwoje najlepszych przyjaciół, którzy zawsze spędzają czas ze sobą, nie zwracając uwagi na innych? Dlatego, że stworzyły cząsteczkę, w której dzielą się ze sobą niektórymi elektronami. We wszystkich trzech przypadkach atomy zachowują się tak, bo chcą mieć osiem elektronów w swojej zewnętrznej powłoce. Wtedy są zadowolone i nie chcą bawić się z nikim innym. Przykro mi, Leon!