Periodensystem
 
Elektronenpaarbindung
 
Merkwürdig erscheint die Feststellung, dass in der Luft zwei Sauerstoffatome (als Molekül) zusammen vorkommen (O2). Dieses Phänomen tritt auch bei anderen Gasen auf, z.B. beim Stickstoff (N2) oder beim Wasserstoff (H2). Ein einfacher Erklärungsversuch benutzt das Schalenmodell:

Beträgt die Differenz der Elektronegativität zwischen zwei Nichtmetallen weniger als 1,7, gehen sie eine Elektronenpaarbindung (auch Atombindung) ein. Dabei werden die Außenelektronen (Valenzelektronen) der äußersten Schale gemeinsam benutzt. Beispiel: Zwei Wasserstoffatome bilden einen Atomverband, bzw. ein Molekül, indem sie ihr einzelnes Außenelektron gemeinsam benutzen. So erreichen sie beide für sich gesehen die Edelgaskonfiguration des Heliums, d.h. zwei Elektronen in einer "gefüllten" Schale:
 

 
Das gemeinsam benutzte Elektronenpaar wird in der Lewis-Schreibweise durch einen Strich dargestellt (bzw. durch zwei Punkte). Die Strukturformel (H-H) zeigt im Gegensatz zur Summenformel (H2) die Art und Weise wie die Wasserstoffatome in einem Molekül miteinander verknüpft sind. Zweiatomige Moleküle bilden z.B. Wasserstoff und Stickstoff, sowie die Chalkogene und die Halogene.
 

Zwei Bindungspartner können wie beim Sauerstoffmolekül auch durch zwei (oder sogar drei) Elektronenpaarbindungen miteinander verbunden sein. Es handelt sich in diesem Falle um eine Doppelbindung:
 

 
 
Polare Elektronenpaarbindung:
 
Vergleicht man Schwefelwasserstoff (H2S) mit Wasser (H2O), stellt man fest, dass der eine Stoff bei Zimmertemperatur gasförmig vorliegt (H2S) und der andere flüssig. Auch hier wird oft ein einfacher Erklärungsversuch herangezogen:
 
Ist die Differenz der Elektronegativität der Reaktionspartner zwar kleiner als 1,7, aber immer noch relativ hoch, dann zieht der elektronegativere Partner die gemeinsam benutzten Elektronen näher zu sich. Es entsteht eine polare Elektronenpaarbindung:
 
 
Elektronegativität von Wasserstoff: 2,20
Elektronegativität von Sauerstoff: 3,44
Differenz: 1,24
 
 
 
Polare Moleküle können - wie hier dargestellt - gewinkelt gezeichnet werden. Der rot markierte Keil deutet an, dass das elektronegativere Sauerstoffatom im Wassermolekül die Bindungselektronen näher zu sich zieht. Dieser Effekt wird auch als induktiver Effekt bezeichnet. Das Sauerstoffatom erhält eine negative Teil-Ladung, während die Wasserstoffatome eine positive Teil-Ladung erhalten. Das Wassermolekül ist dadurch polar, was eine Erhöhung der Siedetemperatur bewirkt (im Vergleich zum H2S). Für den Chemiker ist die Polarität von Molekülen von Bedeutung, wenn er zwei polare Lösungsmittel wie Wasser und (>Ethanol) miteinander vermischen will.