Атом - це найдрібніша стабільна (у більшості випадків) частинка речовини. Молекулою ж називають кілька атомів, пов 'язаних між собою. Саме молекули зберігають в собі інформацію про всі властивості певної речовини.
Атоми утворюють молекулу за допомогою різних типів зв 'язку. Вони відрізняються між собою спрямованістю та енергією, за допомогою яких можна цей зв 'язок утворити.
Квантовомеханічна модель ковалентного зв 'язку
Ковалентний зв 'язок утворюється за допомогою валентних електронів. При зближенні двох атомів спостерігається перекриття електронних хмар. При цьому електрони кожного атома починають рухатися в області, що належить іншому атому. У просторі, що оточує їх, з 'являється надлишковий негативний потенціал, який стягує позитивно заряджені ядра. Це можливо тільки за умови, що спини загальних електронів антипаралельні (спрямовані в різні сторони).
Ковалентний зв 'язок характеризується досить великим значенням енергії зв' язку на кожен атом (близько 5 еВ). Це означає, що необхідно 10 еВ, щоб молекула з двох атомів, утворена ковалентним зв 'язком, розпалася. Атоми можуть наблизитися один до одного на строго певний стан. При такому зближенні спостерігається перекриття електронних хмар. Принцип Паулі свідчить, що навколо одного і того ж атома не може обертатися два електрони в однаковому стані. Чим більше спостерігається перекриття, тим більше відштовхуються атоми.
Водневий зв 'язок
Це приватний випадок ковалентного зв 'язку. Її утворюють два атоми водню. Саме на прикладі цього хімічного елемента в двадцятих роках минулого століття був показаний механізм освіти ковалентного зв 'язку. Атом водню дуже простий у своїй будові, що дозволило вченим відносно точно вирішити рівняння Шредінгера.
Іонний зв 'язок
Кристал усім відомої кухонної солі утворюється за допомогою іонного зв 'язку. Вона виникає, коли атоми, що утворюють молекулу, мають велику різницю в електроотрицьовості. Менш електроотрицький атом (у разі кристала кухонної солі це натрій) віддає всі свої валентні електрони хлору, перетворюючись на позитивно заряджений іон. Хлор, у свою чергу, стає негативно зарядженим іоном. Ці іони пов 'язані в структурі електростатичною взаємодією, яка характеризується досить великою силою. Ось чому іонний зв 'язок має найбільшу міцність (10 еВ на атом, що вдвічі більше, ніж енергія ковалентного зв' язку). В іонних кристалах дуже рідко спостерігаються дефекти різного роду. Електростатична взаємодія міцно утримує позитивні і негативні іони в певних місцях, не даючи з 'явитися вакансії, міждузеллю та іншим дефектам кристалічної решітки.