พันธะเคมีเกิดขึ้นเมื่ออะตอมสองอะตอมขึ้นไปรวมตัวกันเพื่อสร้างโมเลกุล เป็นหลักการทั่วไปทางวิทยาศาสตร์ที่ทุกระบบจะพยายามให้ถึงระดับพลังงานต่ำสุดและพันธะเคมีจะเกิดขึ้นเมื่อโมเลกุลสามารถก่อตัวซึ่งมีพลังงานน้อยกว่าอะตอมที่ไม่รวมตัว พันธะสามประเภทหลักคืออิออนโควาเลนต์และโลหะ สิ่งเหล่านี้เกี่ยวข้องกับอิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่ระหว่างอะตอมในรูปแบบต่างๆ อีกประเภทที่อ่อนแอกว่านั้นก็คือพันธะไฮโดรเจน
โครงสร้างอะตอม
อะตอมประกอบด้วยนิวเคลียสที่ประกอบด้วยโปรตอนที่มีประจุบวกซึ่งล้อมรอบด้วยอิเล็กตรอนที่มีประจุลบจำนวนเท่ากัน โดยปกติแล้วพวกมันจะเป็นกลางทางไฟฟ้า อย่างไรก็ตามอะตอมสามารถสูญเสียหรือเพิ่มอิเล็กตรอนหนึ่งตัวหรือมากกว่าทำให้ประจุบวกหรือประจุลบ เมื่อมีประจุไฟฟ้าเรียกว่าไอออน
มันเป็นอิเล็กตรอนที่มีส่วนร่วมในพันธะเคมี อนุภาคเหล่านี้ถูกจัดเรียงไว้ใน เปลือกหอย ที่สามารถคิดได้ว่ามีอยู่ในระยะทางที่เพิ่มขึ้นจากนิวเคลียส โดยทั่วไปยิ่งไกลจากนิวเคลียสของเปลือกหอยยิ่งมีพลังงานมากขึ้นเท่านั้น มีการ จำกัด จำนวนอิเล็กตรอนที่สามารถครอบครองเชลล์ได้ ตัวอย่างเช่นตัวแรกสุดสุดเปลือกมีขีด จำกัด สองและเปลือกถัดไป จำกัด แปด
ในกรณีส่วนใหญ่มันเป็นเพียงอิเล็กตรอนในเปลือกนอกสุดที่มีส่วนร่วมในพันธะ เหล่านี้มักจะเรียกว่า อิเล็กตรอนวาเลนซ์ ตามกฎทั่วไปอะตอมจะมีแนวโน้มที่จะรวมกันในลักษณะที่พวกเขาทั้งหมดบรรลุเปลือกนอกเต็มรูปแบบเนื่องจากการกำหนดค่าเหล่านี้มักจะมีพลังงานน้อยลง กลุ่มขององค์ประกอบที่เรียกว่า ก๊าซมีตระกูล - ฮีเลียม, นีออน, อาร์กอน, คริปทอน, ซีนอนและเรดอน - มีเปลือกนอกเต็มแล้วและด้วยเหตุนี้พวกเขาจึงไม่ก่อให้เกิดพันธะเคมี โดยทั่วไปองค์ประกอบอื่น ๆ จะพยายามทำให้ได้โครงสร้างก๊าซที่มีเกียรติโดยการให้การยอมรับหรือการแบ่งปันอิเล็กตรอนกับอะตอมอื่น
บางครั้งพันธะเคมีจะแสดงโดยสิ่งที่เรียกว่า โครงสร้างของลูอิส ซึ่งตั้งชื่อตามนักเคมีชาวอเมริกันกิลเบิร์ตเอ็น. เลวิส ในโครงสร้างของลูอิสอิเล็กตรอนวาเลนซ์จะถูกแทนด้วยจุดนอกสัญลักษณ์ทางเคมีของธาตุในโมเลกุล พวกมันแสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่าอิเลคตรอนเคลื่อนที่จากอะตอมหนึ่งไปยังอีกอะตอมหนึ่งและพวกมันถูกใช้ร่วมกันระหว่างอะตอม
พันธะไอออนิก
พันธะเคมีชนิดนี้เกิดขึ้นระหว่างโลหะซึ่งให้อิเลคตรอนได้ง่ายและไม่ใช่โลหะซึ่งมีความกระตือรือร้นที่จะยอมรับมัน โลหะให้อิเล็กตรอนในเปลือกนอกสุดที่ไม่สมบูรณ์ไปยังโลหะที่ไม่ใช่ปล่อยเปลือกนั้นว่างเปล่าเพื่อให้เปลือกเต็มด้านล่างกลายเป็นเปลือกนอกสุดใหม่ โลหะที่ไม่ใช่โลหะรับอิเล็กตรอนเพื่อเติมเปลือกนอกสุดที่ไม่สมบูรณ์ ด้วยวิธีนี้อะตอมทั้งสองได้รับเปลือกนอกเต็มรูปแบบ ทำให้โลหะมีประจุเป็นบวกและไม่ใช่โลหะมีประจุเป็นลบดังนั้นมันจึงเป็นประจุบวกและประจุลบที่ดึงดูดซึ่งกันและกัน
ตัวอย่างง่ายๆคือโซเดียมฟลูออไรด์ โซเดียมมีเปลือกสามใบโดยมีอิเล็กตรอนวาเลนซ์หนึ่งอยู่ด้านนอกสุด ฟลูออรีนมีเปลือกสองชั้นโดยมีอิเล็กตรอนเจ็ดตัวที่อยู่ด้านนอกสุด โซเดียมให้อิเล็กตรอนของวาเลนต์เดียวกับอะตอมของฟลูออรีนดังนั้นตอนนี้โซเดียมจะมีเปลือกที่สมบูรณ์สองตัวและประจุบวกในขณะที่ฟลูออรีนมีเปลือกที่สมบูรณ์สองตัวและประจุลบ โมเลกุลที่เกิดขึ้น - โซเดียมฟลูออไรด์ - มีอะตอมสองอะตอมที่มีเปลือกนอกเต็มรูปแบบยึดติดกันด้วยแรงดึงดูดทางไฟฟ้า
พันธะโควาเลนต์
อะตอมของโลหะที่ไม่ใช่โลหะรวมเข้าด้วยกันโดยการใช้อิเล็กตรอนร่วมกันในแบบที่พวกเขาลดระดับพลังงานโดยรวมของพวกเขา ซึ่งมักจะหมายความว่าเมื่อรวมเข้าด้วยกันพวกมันทั้งหมดจะมีเปลือกนอกเต็มรูปแบบ เพื่อยกตัวอย่างง่ายๆไฮโดรเจนมีเพียงอิเล็กตรอนเพียงตัวเดียวในเปลือกใบแรกและใบเดียวซึ่งจะทิ้งเปลือกหนึ่งใบไว้เต็มหนึ่งเปลือก อะตอมไฮโดรเจนสองอะตอมสามารถใช้อิเล็กตรอนร่วมกันเพื่อสร้างโมเลกุลซึ่งทั้งคู่มีเปลือกนอกเต็มรูปแบบ
บ่อยครั้งที่เป็นไปได้ที่จะทำนายว่าอะตอมจะรวมตัวกันกับจำนวนอิเล็กตรอนที่พวกมันมีอยู่ได้อย่างไร ตัวอย่างเช่นคาร์บอนมีหกซึ่งหมายความว่ามันมีเปลือกแรกเต็มของสองและเปลือกนอกสุดของสี่ปล่อยให้มันสั้นสี่ของเปลือกนอกเต็ม อ็อกซิเจนมีแปดตัวและมีอยู่หกชั้นในเปลือกนอก - มีเปลือกสั้นเต็มสองเส้น อะตอมของคาร์บอนสามารถรวมกับอะตอมของออกซิเจนสองตัวเพื่อสร้างคาร์บอนไดออกไซด์ซึ่งคาร์บอนนั้นแบ่งอิเล็กตรอนสี่ตัวสองตัวต่ออะตอมออกซิเจนแต่ละอะตอมและอะตอมของออกซิเจนในทางกลับกันจะแบ่งอิเล็กตรอนสองตัวออกเป็นอะตอมของคาร์บอน วิธีนี้อะตอมทั้งสามมีเปลือกนอกเต็มไปด้วยอิเล็กตรอนแปดตัว
พันธะโลหะ
ในชิ้นส่วนของโลหะอิเลคตรอนของวาเลนซ์มีอิสระมากหรือน้อยที่จะเคลื่อนที่ไปรอบ ๆ แทนที่จะเป็นของอะตอมเดี่ยว โลหะจึงประกอบด้วยไอออนที่มีประจุบวกล้อมรอบด้วยอิเล็กตรอนเคลื่อนที่ประจุลบ อิออนสามารถเคลื่อนที่ได้ค่อนข้างง่าย แต่ยากต่อการหลุดออกเนื่องจากแรงดึงดูดของอิเล็กตรอน สิ่งนี้อธิบายได้ว่าทำไมโลหะโดยทั่วไปงอง่าย แต่แตกหักยาก การเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนยังอธิบายได้ว่าทำไมโลหะถึงเป็นตัวนำไฟฟ้าที่ดี
พันธะไฮโดรเจน
ซึ่งแตกต่างจากตัวอย่างข้างต้นพันธะไฮโดรเจนเกี่ยวข้องกับพันธะระหว่างโมเลกุลมากกว่าภายใน เมื่อไฮโดรเจนรวมกับองค์ประกอบที่ดึงดูดอิเล็กตรอนอย่างยิ่งเช่นฟลูออรีนหรือออกซิเจนอิเล็กตรอนจะถูกดึงออกจากไฮโดรเจน สิ่งนี้ส่งผลให้โมเลกุลที่มีประจุบวกโดยรวมอยู่ด้านหนึ่งและประจุลบในอีกด้านหนึ่ง ในของเหลวด้านบวกและลบจะดึงดูดซึ่งกันและกันก่อให้เกิดพันธะระหว่างโมเลกุล
แม้ว่าพันธะเหล่านี้จะอ่อนแอกว่าพันธะอิออนโควาเลนต์หรือโลหะ แต่ก็มีความสำคัญมาก พันธะไฮโดรเจนเกิดขึ้นในน้ำเป็นสารประกอบที่ประกอบด้วยไฮโดรเจนสองอะตอมและหนึ่งในออกซิเจน ซึ่งหมายความว่าต้องใช้พลังงานมากขึ้นในการแปลงน้ำของเหลวให้เป็นก๊าซมากกว่าที่เป็นอย่างอื่น หากปราศจากพันธะไฮโดรเจนน้ำจะมีจุดเดือดที่ต่ำกว่ามากและไม่สามารถดำรงอยู่ในสภาพของเหลวบนโลก
