З часів Резерфорда зібрано дуже велика кількість відомостей і розроблена теорія, що описує поведінку електронів в атомах. Представлені лише схематичні зображення атомів. Якби ми насправді мали змогу побачити, наприклад, атом натрію, то він скоріше був би таким. Тут можна розрізнити маленьку внутрішню оболонку з двох електронів, заповнену оболонку з восьми електронів і «хмарка», утворене останніми зовнішнім електроном, який мандрує навколо іншої частини атома полишена сама на себе. Електрони рухаються настільки швидко (близько 10 обертів навколо ядра в секунду), що, якби ми змогли їх бачити, вони здавалися б нам лише розмитим плямою. Отже, рух електронів не тільки вічне, а й дуже швидке.
Як утворюються хімічні сполуки? Уявімо собі, що атом хлору стикається з атомом натрію. Зовнішній вільний електрон атома натрію буде відразу ж захоплений атомом хлору, зовнішня оболонка якого доповниться до восьми електронів. При цьому відбувається наступне. Атом хлору набуває електрон і, отже, негативний заряд. Він тепер називається негативним іоном і позначається символом С -. Атом же натрію втратив електрон і тепер заряджений позитивно. Обидва іона - позитивно заряджений іон натрію Na + і негативно заряджений іон хлору С - - притягують один одного внаслідок того, що їх заряди мають протилежні знаки.
Завдяки цьому тяжінню різнойменних зарядів, що зв'язує іони, утворюється молекула NaCl. У читача може виникнути питання: чому іон Na +. володіючи позитивним зарядом, не може забрати назад електрон у іона С -. у якого є надлишок електронів. А справа в тому, що утворилася восьміелектронная оболонка атома С -. несуча надлишковий для хлору негативний заряд, є настільки стійке цілісне утворення, що позитивний заряд іона Na + притягує відразу всі вісім електронів оболонки в однаковій мірі і, природно, не може більше захопити жодного електрона. Незважаючи на наявність надлишкового негативного заряду у іона С -. вісім електронів, що утворюють його зовнішню електронну оболонку, настільки сильно пов'язані один з одним, що додатковий електрон утримується хлором від зворотного переходу до іона Na.
Типи іонних кристалів
У твердому речовині навколо позитивного іона натрію збирається багато негативних іонів хлору, а навколо іона хлору - багато іонів натрію. У кристалічній структурі кожен негативний іон оточений шістьма позитивними іонами, а кожен позитивний - шістьма негативними. Тверді тіла цього типу називаються іонними кристалами, оскільки ці кристали побудовані не з атомів, а з іонів. Майже всі лужні метали - літій, натрій, калій, рубідій, цезій, - з'єднуючись з галоидами, тобто такими елементами, як фтор, хлор, бром і йод, утворюють структури цього типу, в яких іони пов'язані в єдине ціле тільки за рахунок тяжіння , існуючого між зарядами протилежного знака. Іонні кристали можуть бути утворені багатьма іншими атомами. Наприклад, атом магнію може передати атому кисню два електрона, в результаті чого утворюються позитивно заряджений іон магнію Mg2 + і негативно заряджений іон кисню О2 -. Обидва ці іона утворюють одну молекулу окису магнію MgO.
Кристалічна структура MgO подібна до структури NaCl.
Можливі й інші типи іонних кристалів, в яких заряди іонів «обох типів неоднакові за величиною. Гарний кристал флюориту побудований з двократно заряджених іонів Са2 +. втратили по два електрона, і одноразово заряджених іонів фтору F -. що володіють кожен одним надмірною електроном.
Оскільки іонів фтору повинно бути вдвічі більше, ніж іонів кальцію, хімічна формула цього з'єднання CaF2. Структура такого кристала відрізняється від структури NaCl, але в ній, як і в структурі NaCl, не можна виділити конкретні атоми, з'єднані один з одним в молекулу CaF2. Кожен іон Са2 + має вісім рівновіддалених сусідів - іонів F -. а кожен іон F - рівновіддалений від чотирьох іонів Са2 +.