Kaikki atomit koostuvat positiivisesti varautuneesta ytimestä, jota ympäröivät negatiivisesti varautuneet elektronit. Syrjäisimmät elektronit - valenssielektronit - voivat olla vuorovaikutuksessa muiden atomien kanssa ja riippuen siitä, kuinka ne elektronit ovat vuorovaikutuksessa muiden atomien kanssa, muodostuu joko ioninen tai kovalenttinen sidos ja atomit sulautuvat yhteen muodostaen molekyyli.
Elektronikuoret
Jokaista elementtiä ympäröi tietty määrä elektroneja, jotka asuttavat elektronien kiertoradat. Kukin kiertorata vaatii kahden elektronin olevan stabiileja, ja kiertoradat on järjestetty kuoreiksi, jolloin jokaisella peräkkäisellä kuorella on korkeampi energiataso kuin edellisellä. Alin kuori sisältää vain yhden elektroniradan, 1S, ja vaatii siten vain kahden elektronin pysyvän vakaana. Toinen kuori (ja kaikki seuraavat) sisältää neljä kiertorataa - 2S, 2Px, 2Py ja 2Pz (yksi P kullekin akselille: x, y, z) - ja vaatii kahdeksan elektronin olevan vakaa.
Elementtien jaksollisen taulukon riveiltä alaspäin jokaisen elementin ympärillä on uusi 4 elektronielementtiä oleva kuori, samalla asetuksella kuin toinen kuori. Esimerkiksi ensimmäisen rivin vedyllä on vain ensimmäinen kuori, jolla on yksi kiertorata (1S), kun taas kolmannen rivin kloorilla on ensimmäinen kuori (1S orbitaali), toinen kuori (2S, 2Px, 2Py, 2Pz kiertoradat) ja kolmas kuori (3S, 3Px, 3Py, 3Px kiertoradat).
Huomautus: Kunkin S- ja P-kiertoradan edessä oleva numero on osoitus kuoresta, jossa kyseinen kiertorata sijaitsee, ei määrältään.
Valenssielektronit
Minkä tahansa elementin ulkokuoressa olevat elektronit ovat sen valenssielektroneja. Koska kaikki elementit haluavat täydellisen ulkokuoren (kahdeksan elektronia), nämä ovat sen elektronit on valmis joko jakamaan muiden elementtien kanssa molekyylien muodostamiseksi tai luopumaan kokonaan tulemaan ioni. Kun elementit jakavat elektroneja, muodostuu vahva kovalenttinen sidos. Kun elementti antaa ulomman elektronin, se johtaa vastakkaisesti varautuneisiin ioneihin, joita pidetään yhdessä heikomman ionisidoksen avulla.
Ioniset joukkovelkakirjat
Kaikki elementit alkavat tasapainotetulla latauksella. Toisin sanoen positiivisesti varautuneiden protonien lukumäärä on yhtä suuri kuin negatiivisesti varautuneiden elektronien lukumäärä, mikä johtaa neutraaliin kokonaisvaraukseen. Joskus elementti, jossa elektronikuoressa on vain yksi elektroni, luovuttaa sen elektronin toiselle elementille, joka tarvitsee vain yhden elektronin kuoren täydentämiseksi.
Kun näin tapahtuu, alkuperäinen elementti putoaa alas täyteen kuoreen ja toinen elektroni täydentää ylemmän kuorensa; molemmat elementit ovat nyt vakaat. Kuitenkin, koska elektronien ja protonien lukumäärä kussakin elementissä ei ole enää yhtä suuri, niin alkuaine Vastaanotetulla elektronilla on nyt negatiivinen nettovaraus ja elektronista luopuneella elementillä on positiivinen netto veloittaa. Vastakkaiset varaukset aiheuttavat sähköstaattisen vetovoiman, joka vetää ionit tiiviisti yhteen kristallimuotoon. Tätä kutsutaan ionisidokseksi.
Esimerkki tästä on, kun natriumatomi luovuttaa ainoan 3S-elektronin täyttääkseen klooriatomin viimeisen kuoren, joka tarvitsee vain yhden elektronin lisää stabiloidakseen. Tämä luo ionit Na- ja Cl +, jotka sitoutuvat yhteen muodostaen NaCl: n tai tavallisen pöytäsuolan.
Kovalenttiset sidokset
Elektronien luovuttamisen tai vastaanottamisen sijaan kaksi (tai useampaa) atomia voi myös jakaa elektronipareja täyttääkseen ulkokuorensa. Tämä muodostaa kovalenttisen sidoksen, ja atomit sulautuvat yhteen molekyyliksi.
Esimerkki tästä on, kun kaksi happiatomia (kuusi valenssielektronia) kohtaa hiiltä (neljä valenssielektronia). Koska jokaisella atomilla haluaa olla ulkokuoressa kahdeksan elektronia, hiiliatomilla on kaksi valenssielektroniaan jokainen happiatomi täydentää niiden kuoret, kun taas kukin happiatomi jakaa kaksi elektronia hiiliatomin kanssa täydentääkseen sen kuori. Tuloksena oleva molekyyli on hiilidioksidi tai CO2.