Všetky atómy sú tvorené kladne nabitým jadrom obklopeným záporne nabitými elektrónmi. Vonkajšie elektróny - valenčné elektróny - sú schopné interagovať s inými atómami a podľa toho, ako fungujú elektróny interagujú s inými atómami, vytvára sa buď iónová alebo kovalentná väzba a atómy sa spájajú do podoby molekula.
Elektrónové náboje
Každý prvok je obklopený určitým počtom elektrónov, ktoré osídľujú elektrónové orbitaly. Každý orbitál vyžaduje, aby boli dva elektróny stabilné, a orbitaly sú usporiadané do škrupín, pričom každý nasledujúci obal má vyššiu energetickú hladinu ako ten predchádzajúci. Najnižšia škrupina obsahuje iba jeden elektrónový orbitál, 1S, a preto potrebuje na stabilizáciu iba dva elektróny. Druhý plášť (a všetky nasledujúce) obsahuje štyri orbitaly - 2S, 2Px, 2Py a 2Pz (jeden P pre každú os: x, y, z) - a na stabilizáciu vyžaduje osem elektrónov.
Keď ideme nadol v riadkoch Periodickej tabuľky prvkov, okolo každého prvku existuje nový obal so 4 elektrónovými orbitalmi, s rovnakým nastavením ako druhý obal. Napríklad vodík v prvom rade má iba prvý plášť s jedným orbitom (1S), zatiaľ čo chlór v treťom rade má prvá mušľa (1S orbitálna), druhá mušľa (2S, 2Px, 2Py, 2Pz orbitály) a tretia mušľa (3S, 3Px, 3Py, 3Px orbitály).
Poznámka: Číslo pred každým orbitálom S a P je údajom o škrupine, v ktorej sa tento orbitál nachádza, nie o množstve.
Valenčné elektróny
Elektróny vo vonkajšom obale daného prvku sú jeho valenčné elektróny. Pretože všetky prvky chcú mať plný vonkajší obal (osem elektrónov), sú to práve tieto elektróny je ochotný sa podeliť s ostatnými prvkami za vzniku molekúl alebo sa úplne vzdať stať sa ión. Keď prvky zdieľajú elektróny, vytvorí sa silná kovalentná väzba. Keď prvok rozdáva vonkajší elektrón, vedie to k opačne nabitým iónom, ktoré drží pohromade slabšia iónová väzba.
Iónové dlhopisy
Všetky prvky začínajú vyrovnaným nábojom. To znamená, že počet kladne nabitých protónov sa rovná počtu záporne nabitých elektrónov, čo vedie k celkovému neutrálnemu náboju. Niekedy sa však prvok s iba jedným elektrónom v elektrónovom obale vzdá tohto elektrónu inému prvku, ktorý na dokončenie obalu potrebuje iba jeden elektrón.
Keď sa to stane, pôvodný prvok spadne do úplnej škrupiny a druhý elektrón dokončí svoju hornú škrupinu; oba prvky sú teraz stabilné. Pretože však počet elektrónov a protónov v každom prvku už nie je rovnaký, prvok ten prijatý elektrón má teraz čistý záporný náboj a prvok, ktorý sa vzdal elektrónu, má čistý kladný náboj poplatok. Protichodné náboje spôsobujú elektrostatické priťahovanie, ktoré tiahne ióny spolu pevne do formy kryštálu. Toto sa nazýva iónová väzba.
Príkladom toho je, keď sa atóm sodíka vzdá svojho jediného 3S elektrónu, aby vyplnil posledný plášť atómu chlóru, ktorý potrebuje na stabilizáciu iba jeden ďalší elektrón. Tak vzniknú ióny Na- a Cl +, ktoré sa navzájom spájajú a vytvárajú NaCl alebo bežnú kuchynskú soľ.
Kovalentné väzby
Namiesto rozdávania alebo prijímania elektrónov môžu dva (alebo viac) atómov zdieľať elektrónové páry, aby vyplnili svoje vonkajšie obaly. Toto vytvára kovalentnú väzbu a atómy sú spojené dohromady do molekuly.
Príkladom toho je, keď sa dva atómy kyslíka (šesť valenčných elektrónov) stretnú s uhlíkom (štyri valenčné elektróny). Pretože každý atóm chce mať vo svojom vonkajšom obale osem elektrónov, atóm uhlíka zdieľa dva zo svojich valenčných elektrónov každý atóm kyslíka dokončuje svoje obaly, zatiaľ čo každý atóm kyslíka zdieľa s atómom uhlíka dva elektróny, aby dokončil svoj atóm škrupina. Výslednou molekulou je oxid uhličitý alebo CO2.