Hur många bindningar?
Varför binder syre två väten men kol fyra? Och varför delar natrium inga elektroner alls? Allt beror på hur många elektroner atomen har i sitt yttersta skal.
Huvudregeln: alla atomer vill ha 8 elektroner i det yttersta skalet (väte nöjer sig med 2). Metaller ger bort sina få ytterelektroner. Icke-metaller delar elektroner med varandra, och varje delat par är en bindning.
Elektronerna sitter i skal, och varje skal har plats för ett visst antal
- Skalen fylls inifrån och ut. Ett skal måste vara fullt innan nästa börjar.
- Det innersta skalet (K) rymmer bara 2.
- Nästa skal (L) rymmer 8, och skalet efter (M) fylls också till 8.
- Elektronerna i det yttersta skalet kallas ytterelektroner (eller valenselektroner). Det är bara de som deltar när atomer binder till varandra eller bildar joner.
M-skalet rymmer egentligen 18, men för de första 20 grundämnena (till och med kalcium) räcker regeln 2, 8, 8.
Antal elektroner = atomnumret (lika många som protonerna). Räkna ut skalen så här:
2 + 8 + 1 → 1 längst ut
2 + 8 + 2 → 2 längst ut
2 + 8 + 3 → 3 längst ut
2 + 6 → 6 längst ut
2 + 8 + 6 → 6 längst ut
2 + 8 + 7 → 7 längst ut
Vanligt misstag: Al har 13 elektroner, men det blir inte 8 + 5. Första skalet tar bara 2, så det blir 2 + 8 + 3.
Ädelgaserna har redan fullt, och alla andra vill bli som dem
2: fullt
2 + 8: fullt
2 + 8 + 8: fullt
Ädelgaserna (grupp 18) har ett fullt yttersta skal. De bildar nästan inga föreningar alls, för de har inget att vinna. Alla andra atomer ger bort, tar upp eller delar elektroner tills de har lika många som närmaste ädelgas. Det kallas ädelgasstruktur, eller oktettregeln (okta = 8).
Bara det yttersta skalet behövs för att förstå bindningar
En elektronprickformel visar ämnets symbol och bara ytterelektronerna. De första fyra prickarna läggs en på varje sida, sedan bildas par.
grupp 1
grupp 2
grupp 13
grupp 14
grupp 15
grupp 16
grupp 17
Prickar som sitter ensamma är de som kan bilda bindningar. Prickar som redan sitter i par blir fria elektronpar.
Få ytterelektroner: ge bort. Många: dela.
En metall har 1–3 ytterelektroner. Det är mycket lättare att bli av med dem än att skaffa 5–7 till. Då blir skalet under, som redan är fullt, det yttersta.
| Na | ger bort 1 | Na⁺ |
| Mg | ger bort 2 | Mg²⁺ |
| Al | ger bort 3 | Al³⁺ |
Inga delade bindningar. Antalet elektroner som ges bort blir laddningen. Metallens plusjoner och icke-metallens minusjoner dras till varandra: det kallas jonbindning.
En icke-metall har 4–7 ytterelektroner och behöver bara några till. Två atomer kan dela elektroner: varje delat par räknas för båda. En bindning där två atomer delar ett elektronpar kallas kovalent bindning.
| C | 4 + 4 delade | 4 |
| N | 5 + 3 delade | 3 |
| O | 6 + 2 delade | 2 |
| F, Cl | 7 + 1 delad | 1 |
| H | 1 + 1 delad = 2 | 1 |
Antal bindningar = 8 − ytterelektroner. Väte är undantaget: det vill bara ha 2.
Ju fler ytterelektroner, desto färre väten
Varje streck är en kovalent bindning: ett delat elektronpar (2 elektroner). Prickparen är fria elektronpar som inte används i någon bindning. Räkna: 2 per streck + 2 per fritt par = 8.
Metan, ammoniak, vatten och vätefluorid. I verkligheten är vattnet vinklat och ammoniaken en pyramid, men här ritas de platt för att det ska gå att räkna.
Två atomer kan dela mer än ett par
Ett streck = ett delat par. Två streck = två delade par. Tre streck = tre. Atomen har ändå lika många streck totalt som vanligt.
Cl: 1 streck
O: 2 streck
N: 3 streck
C: 4 streck, O: 2 streck
Syre har alltid 2 streck: två enkla i H–O–H, eller ett dubbelt i O=O. Kol har alltid 4: fyra enkla i CH₄, eller två dubbla i CO₂.
En jon har ett streck mer eller ett streck mindre
Antalet bindningar ovan gäller neutrala atomer. I en jon har atomen fått ett elektronpar mer eller mindre att använda, och då ändras antalet streck med ett.
N: 3 streck, 1 par
N: 4 streck, 0 par
En vätejon H⁺ (en proton utan elektron) fäster på det fria paret. Paret blir ett streck till, och hela jonen blir +.
O: 2 streck, 2 par
O: 3 streck, 1 par
O: 2 streck, 2 par
O: 1 streck, 3 par
Vattnet lämnar ifrån sig en vätejon H⁺ men behåller elektronerna från den bindningen. De blir ett fritt par till. En elektron mer än protoner, så hela jonen blir −.
Mer om joner på nästa sida: Katjon eller anjon?
Klicka på det svar du tror är rätt
Kväve har 7 elektroner. Hur många ytterelektroner?
2 i första skalet, resten (5) i det andra. Det är de 5 som är ytterelektroner.
Hur många bindningar bildar kol (C)?
Kol har 4 ytterelektroner och behöver 4 till: 8 − 4 = 4 bindningar.
Hur många bindningar bildar syre (O)?
Syre har 6 ytterelektroner: 8 − 6 = 2 bindningar.
Hur många bindningar bildar väte (H)?
Väte har 1 elektron och vill ha 2, som helium. En delad elektron till räcker: 1 bindning.
Klor har 7 ytterelektroner. Hur många bindningar bildar det?
8 − 7 = 1. Som i HCl och Cl₂.
Svavel har 16 elektroner (2 + 8 + 6). Hur många bindningar bildar det oftast?
6 ytterelektroner, precis som syre som står ovanför: 8 − 6 = 2, som i H₂S.
Varför bildar neon nästan inga föreningar?
Neon har 2 + 8: fullt. Det finns inget att vinna på att ge, ta eller dela.
Vad gör natrium för att få 8 längst ut?
Natrium har 1 ytterelektron. Ger det bort den blir skalet under, som har 8, det yttersta.
Vad kallas en bindning där två atomer delar ett elektronpar?
Delade elektronpar = kovalent bindning, som i H₂O och CH₄. Jonbindning är när plus- och minusjoner dras ihop.
Vilka ämnen ger oftast bort elektroner?
Metaller har få ytterelektroner (1–3) och blir av med dem. Icke-metaller delar eller tar upp.
Vad betyder dubbelstrecket i O=O?
Varje streck är ett delat par. Två streck = 2 par = 4 delade elektroner.
Hur många fria elektronpar har syret i H₂O?
6 ytterelektroner: 2 används i bindningarna, de andra 4 blir 2 fria par.
Hur många streck har kolet i CO₂ (O=C=O)?
Två dubbelbindningar = 4 streck. Kol har alltid 4.
Varför har kväve 4 bindningar i NH₄⁺?
Neutralt kväve har 3 bindningar och 1 fritt par. H⁺ har ingen elektron och fäster på paret.
Hur många bindningar har syret i OH⁻?
Den extra elektronen gör ett tredje fritt par. Då blir det bara 1 bindning kvar.