Γιατί τα στοιχεία αντιδρούν για να σχηματίσουν νέες ουσίες;
Ακολουθεί μια ανάλυση των βασικών λόγων:
* Κανόνας οκτάδων: Τα άτομα είναι πιο σταθερά όταν έχουν ένα πλήρες εξωτερικό κέλυφος ηλεκτρονίων (συνήθως 8 ηλεκτρόνια). Στοιχεία με ελλιπή εξωτερικά κελύφη τείνουν να αντιδρούν με άλλα στοιχεία για να κερδίσουν, να χάσουν ή να μοιραστούν ηλεκτρόνια για να επιτευχθούν αυτή η σταθερή διαμόρφωση. Αυτή είναι η βασική ιδέα πίσω από ιοντική και ομοιοπολική συγκόλληση.
* Ηλεκτροστατική έλξη: Οι αντίθετες χρεώσεις προσελκύουν. Στοιχεία με διαφορετικές ηλεκτροθερμικές (η τάση να προσελκύουν ηλεκτρόνια) μπορούν να σχηματίσουν ιοντικούς δεσμούς όπου ένα στοιχείο χάνει ένα ηλεκτρόνιο (που γίνεται θετικά φορτισμένο) και ο άλλος κερδίζει ένα ηλεκτρόνιο (καθιστώντας αρνητικά φορτισμένο). Αυτή η έλξη μεταξύ των αντίθετων φορτίων συγκρατεί την ένωση μαζί.
* ελαχιστοποίηση ενέργειας: Οι χημικές αντιδράσεις συχνά περιλαμβάνουν την απελευθέρωση ενέργειας (εξώθερμης αντιδράσεις). Τα προϊόντα μιας αντίδρασης είναι συνήθως πιο σταθερά και έχουν χαμηλότερη ενέργεια από τα αντιδραστήρια. Το σύστημα επιδιώκει να ελαχιστοποιήσει την ενεργειακή του κατάσταση.
* μεγιστοποίηση εντροπίας: Ενώ η ελαχιστοποίηση της ενέργειας είναι σημαντική, μια άλλη κινητήρια δύναμη είναι η τάση των συστημάτων να αυξήσουν τη διαταραχή τους (εντροπία). Ορισμένες αντιδράσεις οδηγούν σε αύξηση της εντροπίας, ακόμη και αν η αλλαγή ενέργειας είναι ελαφρώς δυσμενής.
* σχηματισμός δεσμών: Η κοινή χρήση ηλεκτρονίων για τη σχηματισμό ομοιοπολικών δεσμών μπορεί επίσης να αυξήσει τη σταθερότητα. Αυτή η κατανομή των ηλεκτρονίων επιτρέπει στα άτομα να επιτύχουν μια πιο σταθερή διαμόρφωση ηλεκτρονίων.
Παραδείγματα:
* νάτριο (Na) και χλώριο (CL): Το νάτριο έχει ένα ηλεκτρόνιο στο εξωτερικό του κέλυφος, ενώ το χλώριο έχει επτά. Το νάτριο χάνει εύκολα το ηλεκτρόνιο του για να γίνει ένα θετικά φορτισμένο ιόν (Na+), και το χλώριο κερδίζει το ηλεκτρόνιο για να γίνει ένα αρνητικά φορτισμένο ιόν (cl-). Η ηλεκτροστατική έλξη μεταξύ αυτών των αντίθετα φορτισμένων ιόντων δημιουργεί το χλωριούχο νάτριο σταθερής ένωσης (NaCl) ή το αλάτι επιτραπέζιου.
* υδρογόνο (Η) και οξυγόνο (o): Τόσο το υδρογόνο όσο και το οξυγόνο χρειάζονται επιπλέον ηλεκτρόνια για να ολοκληρώσουν τα εξωτερικά τους κελύφη. Με την κοινή χρήση ηλεκτρονίων, σχηματίζουν τον ομοιοπολικό δεσμό στο νερό (H2O), ένα σταθερό και κοινό μόριο.
Συνοπτικά: Τα στοιχεία αντιδρούν για να σχηματίσουν νέες ουσίες για να επιτευχθούν μια πιο σταθερή κατάσταση, που συχνά οδηγείται από την επιθυμία να επιτευχθεί ένα πλήρες εξωτερικό κέλυφος ηλεκτρονίων, να ελαχιστοποιήσει την ενέργεια, να μεγιστοποιήσει την εντροπία και να σχηματιστεί ισχυροί δεσμοί. Αυτή η επιδίωξη της σταθερότητας είναι η κινητήρια δύναμη πίσω από την ποικιλομορφία των χημικών ενώσεων που βλέπουμε στον κόσμο γύρω μας.
