Atome mögen winzig klein sein, aber unter der Oberfläche ist viel los. In den frühen 1900er Jahren trug Gilbert N. Lewis (ein amerikanischer Chemiker und Professor an der University of California, Berkeley) wesentlich zu unserem Verständnis von Valenzelektronen bei.

Einige Grundlagen: Atome bestehen aus Neutronen, Protonen und Elektronen. Der Kern (oder das Zentrum eines Atoms) besteht aus Neutronen und Protonen. Elektronen umgeben den Kern in Schalen. Die dem Kern am nächsten gelegene Schale kann zwei Elektronen aufnehmen. Die zweite Schale kann bis zu acht Elektronen aufnehmen, die dritte bis zu 18. (Verschiedene Elemente haben eine unterschiedliche Anzahl von Schalen, jede Schale kann nur eine feste Anzahl von Elektronen aufnehmen, und es gibt eine formelhafte Möglichkeit, diese Anzahl zu bestimmen).

Atome – vielleicht nicht anders als Menschen?!-haben Sie ein primäres Ziel: stabil zu werden. Wenn die äußere Hülle um ein Atom mit Valenzelektronen gefüllt ist, ist das Atom stabil und muss nicht mit anderen Atomen interagieren, um Stabilität zu finden. Dies ist der Grund, warum Elemente wie Neon und Argon nicht wirklich mit anderen Elementen reagieren (weil ihre äußerste Schale natürlich voll mit acht Valenzelektronen ist).

Also, was machen Atome, wenn ihre äußerste Hülle nicht vollständig mit Valenzelektronen gefüllt ist? Sie verbinden sich mit anderen instabilen Atomen! Es gibt zwei grundlegende Arten von Bindungen:

Die erste Art wird als kovalente Bindung bezeichnet. Kovalente Bindungen entstehen, wenn sich zwei Atome durch gemeinsame Valenzelektronen verbinden. Ein Beispiel für eine kovalente Bindung ist eine Wasserstoffbindung (oder H₂). Ein einzelnes Wasserstoffatom hat nur eine äußere Hülle und ein Valenzelektron. Denken Sie daran, dass die erste Schale zwei Elektronen aufnehmen kann, sodass Wasserstoff von Natur aus instabil ist. Um dies zu beheben, teilt sich ein Wasserstoffatom ein Valenzelektron von einem anderen Wasserstoffatom, so dass beide Stabilität finden.

Die zweite Art von Bindung ist eine ionische Bindung. Wenn ein Atom ein Valenzelektron gewinnt, während ein anderes Atom ein Valenzelektron verliert, wird dies als Ionenbindung bezeichnet. Ionische Bindungen sind tendenziell stärker als kovalente Bindungen. Natriumfluorid (NaF) ist ein häufiges Beispiel für eine Verbindung, die durch eine ionische Bindung gebildet wird. Natrium hat nur ein Valenzelektron in seiner dritten Schale, während Fluor sieben Valenzelektronen in seiner zweiten Schale hat (Natrium hat keine dritte Schale). Wenn sie sich verbinden, „gibt“ Natrium sein Valenzelektron an Fluor ab, so dass beide acht Valenzelektronen in ihren äußeren Schalen haben und stabil sein können.