Планети сонячної системи утримуються на своїх орбітах силою всесвітнього тяжіння. У краплі води молекули притягнуті один до одного міжмолекулярними силами. Нам треба буде розв'язати питання, якими силами утримуються в молекулах атоми, як виникають хімічні зв'язки між ними. Для цього потрібно зрозуміти, чому інертні гази. на відміну від всіх інших елементів, майже не утворюють хімічних сполук. Нам відомо, чим відрізняються атоми інертних газів від атомів інших елементів: завершеністю зовнішнього електронного шару. Очевидно, в цьому і потрібно шукати причину їх хімічної інертності, а причину здатності атомів всіх інших елементів з'єднуватися один з одним - в незавершеності зовнішнього електронного шару їх атомів. Згідно електронної теорії валентності, завершення зовнішні шари, властиві атомам інертних газів (з 2 електронів у гелію і з 8 електронів у інших інертних газів), являють собою особливо стійкі, особливо міцні угруповання електронів. Це і надає хімічну інертність атомам інертних газів.
Порівняємо будову атомів і хімічні властивості елементів, якими закінчується один, наприклад другий, період і починається наступний (третій) період.
Два різких стрибка в хімічних властивостях елементів зі зростанням порядкового номера пов'язані, очевидно, перший (від F до Ne) - із завершенням зовнішнього електронного шару атома, другий (від Ne до Na) - з появою нового електронного шару. При завершенні шару втрачається хімічна активність, при появі нового шару вона повертається, але змінюється її характер: фтор найбільш енергійно сполучається з металами, а натрій - I з неметалами.
В атомах типових неметалів (галогени, неметали головною I підгрупи VI групи) зовнішній електронний шар не завершений, але I близький до завершення: атомам галогенів бракує для його завершення лише одного електрона, атомам елементів підгрупи кисню - двох електронів. Тому атоми названих елементів здатні захоплювати електрони від інших атомів до завершення зовнішнього шару.
Атому хлору бракує для завершення зовнішнього шару одного електрона. Припустимо, що електрон захоплений ззовні. У що звернувся б атом хлору? Його електронна оболонка отримала б таку саму будову, як і електронна оболонка атома аргону. Але атом хлору не перетворився в атом аргону, так як заряд ядра залишився рівним + 17, а у аргону він дорівнює + 18. До захоплення електрона атом хлору був не заряджений, так як 17 одиниць позитивного заряду, укладеного в його ядрі, врівноважувалися 17 електронами . Приєднуючи до себе додатковий електрон, атом хлору перетворюється в негативно заряджену частинку - в іон хлору.
У типових металів зовнішній електронний шар атома найбільш далекий від завершення: у лужних металів в ньому міститься лише один електрон, у металів II групи - два і т. Д. Зовнішні електрони металів легко відокремлюються від атомів. При цьому у атомів металів виникає позитивний заряд, тому що заряд ядра перестає врівноважуватися залишаються електронами. Так електронейтральний атом калію при втраті зовнішнього електрона перетворюється в позитивно заряджену частинку - іон калію.
Іони - це заряджені частинки, в які перетворюються атоми в результаті віддачі або приєднання електронів. Скільки електронів приєднав або втратив атом, такий і буде заряд отриманого негативного або позитивного іона. Заряд іона позначається над його хімічним знаком зверху справа: Na +. CI -. Mg 2+. O 2. Al 3+.
Звідки ж беруться електрони, коли атом елемента, наприклад хлору, перетворюється в негативно заряджений іон CI -. і куди діваються електрони, коли атом елемента, наприклад натрію, перетворюється в позитивно заряджений іон Na +?
Розглянемо відому нам реакцію горіння натрію в хлорі. Суть її полягає в тому, що атоми хлору перетягують до себе від атомів натрію їх зовнішні електрони, включаючи їх в свій незавершений зовнішній шар. Приєднуючи електрон, атом хлору перетворюється в однозарядний негативний іон хлору CI -. а атом натрію, втрачаючи електрон, - в однозарядний позитивний іон Na +. Як відомо з фізики. протилежно заряджені тіла притягуються. Тому іони Na + і CI - притягуються один до одного і утворюють молекулу Na + Cl -.
Якщо зовнішні електрони атомів натрію і хлору позначити відповідним числом точок, представлених до хімічному знаку атома, то рівняння реакції записується так:
Якщо ж електрон позначити буквою е, то реакцію сполуки натрію з хлором можна виразити рівнянням:
При горінні магнію в кисні утворюються іони Mg 2+. несучі по 2 одиниці позитивного заряду, і негативно двозарядні іони кисню О 2. Іони притягуються один до одного і утворюють молекулу окису магнію:
Подібно розглянутим, все реакції з'єднання металів з типовими неметалами обумовлюються переміщенням електронів із зовнішнього шару атомів металів у зовнішній шар атомів неметалів.
Хімічна зв'язок між іонами називається іонной.Іонная зв'язок обумовлюється тяжінням один до одного іонів, як разноименно заряджених тел. Іонна зв'язок виникає при з'єднанні хімічних елементів. найбільш відмінних один від одного за своєю хімічною природою, а саме металів з типовими неметалами.
Про елементі, атоми або іони якого віддають електрони, домовилися говорити, що він окислюється, і називати його відновником, а про елемент, атоми або іони якого захоплюють електрони, що він відновлюється, і називати його окислювачем. Так в реакціях з'єднання металів з киснем в якості окислювача виступає кисень, а в реакціях з'єднання металів з галогенами - галогени. Метали в усіх цих реакціях віддають електрони, отже, окислюються.
В реакції же розкладання окису ртуті:
електрони повертаються від іонів кисню до іонів ртуті. Ртуть, приймаючи електрони, відновлюється, а кисень, віддаючи їх, окислюється.