Všechny atomy jsou tvořeny kladně nabitým jádrem obklopeným záporně nabitými elektrony. Vnější elektrony - valenční elektrony - jsou schopné interagovat s jinými atomy a v závislosti na tom, jak elektrony interagují s jinými atomy, vytváří se buď iontová nebo kovalentní vazba a atomy se spojují a tvoří molekula.
Elektronové granáty
Každý prvek je obklopen určitým počtem elektronů, které naplňují elektronové orbitaly. Každý orbitál vyžaduje ke stabilitě dva elektrony a orbitaly jsou uspořádány do skořápek, přičemž každá následující skořápka má vyšší energetickou hladinu než ta předchozí. Nejnižší skořápka obsahuje pouze jeden elektronový orbitál, 1S, a proto vyžaduje pouze dva elektrony, aby byla stabilní. Druhá skořápka (a všechny následující) obsahuje čtyři orbitaly - 2S, 2Px, 2Py a 2Pz (jeden P pro každou osu: x, y, z) - a ke stabilizaci vyžaduje osm elektronů.
Při procházení řádky Periodické tabulky prvků existuje kolem každého prvku nová skořápka 4 elektronových orbitalů se stejným nastavením jako druhá skořápka. Například vodík v první řadě má pouze první skořápku s jedním orbitálem (1S), zatímco chlór ve třetí řadě má první granát (1S orbitální), druhý granát (2S, 2Px, 2Py, 2Pz orbitals) a třetí granát (3S, 3Px, 3Py, 3Px orbitaly).
Poznámka: Číslo před každým orbitálem S a P je údaj o skořápce, ve které se tato orbital nachází, nikoli o množství.
Valenční elektrony
Elektrony ve vnějším obalu daného prvku jsou jeho valenční elektrony. Jelikož všechny prvky chtějí mít plný vnější obal (osm elektronů), jedná se o elektrony, které obsahuje je ochoten buď sdílet s jinými prvky za vzniku molekul, nebo se úplně vzdát, aby se stal ion. Když prvky sdílejí elektrony, vytvoří se silná kovalentní vazba. Když prvek rozdává vnější elektron, vede to k opačně nabitým iontům, které drží pohromadě slabší iontová vazba.
Iontové dluhopisy
Všechny prvky začínají vyváženým nábojem. To znamená, že počet kladně nabitých protonů se rovná počtu záporně nabitých elektronů, což má za následek celkový neutrální náboj. Někdy se však prvek s pouze jedním elektronem v elektronové skořápce vzdá tohoto elektronu jinému prvku, který k dokončení skořápky potřebuje pouze jeden elektron.
Když k tomu dojde, původní prvek spadne do plné skořápky a druhý elektron dokončí svou horní skořápku; oba prvky jsou nyní stabilní. Protože však počet elektronů a protonů v každém prvku již není stejný, prvek, který přijatý elektron má nyní čistý záporný náboj a prvek, který se vzdal elektronu, má čistý kladný náboj nabít. Protichůdné náboje způsobují elektrostatickou přitažlivost, která pevně táhne ionty dohromady do formace krystalu. Toto se nazývá iontová vazba.
Příkladem toho je, když se atom sodíku vzdá svého jediného elektronu 3S, aby naplnil poslední obal atomu chloru, který potřebuje jen jeden další elektron, aby se stal stabilním. Tak vznikají ionty Na- a Cl +, které se navzájem spojují za vzniku NaCl nebo běžné kuchyňské soli.
Kovalentní vazby
Místo rozdávání nebo přijímání elektronů mohou dva (nebo více) atomů také sdílet páry elektronů, aby vyplnily své vnější skořápky. Toto vytváří kovalentní vazbu a atomy jsou fúzovány dohromady do molekuly.
Příkladem toho je, když dva atomy kyslíku (šest valenčních elektronů) narazí na uhlík (čtyři valenční elektrony). Protože každý atom chce mít ve svém vnějším plášti osm elektronů, sdílí atom uhlíku dva ze svých valenčních elektronů každý atom kyslíku, dokončuje své skořápky, zatímco každý atom kyslíku sdílí dva atomy s atomem uhlíku, aby dokončil svůj skořápka. Výslednou molekulou je oxid uhličitý nebo CO2.