Fundamentala processer för atombindning och interaktion

Atominteraktion är den fysiska process som är ansvarig för bindningen av atomer till molekyler och fasta ämnen. Dessa interaktioner styrs av beteendet hos valenselektroner, som är de elektroner som finns i det yttersta skalet av en atom. Atomer interagerar för att nå ett tillstånd av maximal stabilitet. Detta innebär vanligtvis att man uppnår ett fullständigt yttre elektronskal, ett tillstånd som efterliknar elektronkonfigurationen hos ädelgaser.

Primära egenskaper hos kemiska bindningar

Obligationstyp	Elektronrörelse	Relativ styrka	Vanliga exempel
jonisk	Fullständig överföring av elektroner	Hög	Natriumklorid, magnesiumoxid
Kovalent	Deling av elektronpar	Hög	Vatten, koldioxid, metan
Metallisk	Delokaliserat hav av elektroner	Variabel	Koppar, järn, aluminium
Väte	Dipol-dipolattraktion	Låg	DNA-strängar, iskristaller

Atominteraktioner kategoriseras efter hur elektroner omfördelas mellan de deltagande kärnorna:

Jonbindning: En atom ger upp en eller flera elektroner till en annan atom. Detta skapar en positiv jon och en negativ jon som håller ihop genom elektrostatisk attraktion.
Kovalent bindning: Två atomer delar elektroner så att båda kärnorna kan tillfredsställa sina elektronkrav. Detta är vanligt mellan icke-metallatomer.
Metallisk bindning: Metallatomer förlorar sina yttre elektroner till en gemensam pool. Dessa elektroner rör sig fritt, vilket gör att materialet kan leda elektricitet och värme.

Tre huvudfaktorer avgör hur och om atomer kommer att interagera:

Elektronegativitet: Detta värde mäter hur starkt en atom drar på elektroner. Stora skillnader i elektronegativitet resulterar vanligtvis i jonbindningar.
Atomavstånd: Atomerna måste vara tillräckligt nära för att deras yttre elektronskal ska överlappa varandra, men inte så nära att deras kärnor stöter bort varandra.
Tillgängliga valenselektroner: Antalet elektroner i det yttre skalet avgör hur många bindningar en atom kan bilda.

Mindre skala interaktioner förekommer också mellan neutrala molekyler. Dessa är kända som intermolekylära krafter. De inkluderar Van der Waals-krafter, som är svaga attraktioner som orsakas av tillfälliga förskjutningar i elektrondensitet inom en atom eller molekyl. Medan individuella Van der Waals-krafter är svaga, är de väsentliga för de fysiska egenskaperna hos vätskor och gaser.