אטומי מתכת מאבדים חלק מאלקטרוני הערכיות שלהם בתהליך הנקרא חמצון, וכתוצאה מכך מגוון גדול של תרכובות יוניות כולל מלחים, סולפידים ותחמוצות. תכונות המתכות, בשילוב עם הפעולה הכימית של יסודות אחרים, מביאות להעברת אלקטרונים מאטום אחד למשנהו. למרות שלחלק מהתגובות הללו יש תוצאות לא רצויות, כמו קורוזיה, סוללות ומכשירים שימושיים אחרים תלויים גם בסוג זה של כימיה.
אטומי מתכת
אחד המאפיינים המובהקים של אטומי מתכת הוא הרופפות של האלקטרונים החיצוניים שלהם; בגלל זה, מתכות הן בדרך כלל מבריקות, מוליכות חשמליות טובות, ויכולות להיווצר ולעצב אותן די בקלות. לעומת זאת, לא מתכות כמו חמצן וגופרית יש אלקטרונים קשורים היטב; אלמנטים אלה הם מבודדים חשמליים ושבירים כמוצקים. בגלל הרופפות של האלקטרונים המקיפים מתכות, אלמנטים אחרים "גונבים" אותם ליצירת תרכובות כימיות יציבות.
חוק האוקטט
כלל האוקטט הוא עיקרון המשמש כימאים לקביעת הפרופורציות בהן אטומים מתאחדים ליצירת תרכובות כימיות. במילים פשוטות, רוב האטומים נעשים יציבים מבחינה כימית כאשר יש להם שמונה אלקטרונים ערכיים; עם זאת, במצבם הנייטרלי, יש להם פחות משמונה. אלמנט כמו כלור, למשל, חסר בדרך כלל אלקטרון אחד, אך לגזים אצילים כמו ניאון יש את מלוא ההשלמה, ולכן לעתים רחוקות הם משתלבים עם יסודות אחרים. כדי שהכלור יציב, הוא יכול להסיר אלקטרון מאטום נתרן סמוך וליצור מלח נתרן כלורי בתהליך.
חמצון והפחתה
התהליך הכימי של חמצון והפחתה מתאר כיצד לא מתכות מסירות אלקטרונים ממתכות. מתכות מאבדות אלקטרונים ובכך מתחמצנות; שאינם מתכות צוברים אלקטרונים והופכים להיות מופחתים. בהתאם לאלמנט, אטום מתכת יכול לאבד אלקטרונים אחד, שניים או שלושה לאחת או יותר מתכות. מתכות אלקליות כגון נתרן מאבדות אלקטרון אחד, ואילו נחושת וברזל עלולות לאבד עד שלוש, תלוי בתגובה.
תרכובות יוניות
תרכובות יוניות הן מולקולות הנוצרות באמצעות רווח ואובדן של אלקטרונים. אטום מתכתי המאבד אלקטרון מקבל מטען חשמלי חיובי; לא מתכת שמרוויחה אלקטרון נעשית טעונה שלילית. מכיוון שמטענים מנוגדים מושכים, שני האטומים נדבקים זה לזה ויוצרים קשר כימי חזק ויציב. דוגמאות לתרכובות יוניות כוללות מלח נמס שלג, סידן כלורי; חלודה, המשלבת ברזל וחמצן; תחמוצת נחושת, הקורוזיה הירקרקה שנוצרת על בניינים ופסלים - ועופרת סולפט, תרכובת המשמשת לסוללות לרכב.