อะตอมทั้งหมดประกอบด้วยนิวเคลียสที่มีประจุบวกล้อมรอบด้วยอิเล็กตรอนที่มีประจุลบ อิเล็กตรอนชั้นนอกสุด -- วาเลนซ์อิเล็กตรอน -- สามารถโต้ตอบกับอะตอมอื่นได้ และขึ้นอยู่กับว่า อิเล็กตรอนมีปฏิสัมพันธ์กับอะตอมอื่น ๆ ไม่ว่าจะเกิดพันธะไอออนิกหรือโควาเลนต์และอะตอมจะหลอมรวมกันเพื่อสร้าง a โมเลกุล
เปลือกอิเล็กตรอน
ทุกองค์ประกอบล้อมรอบด้วยอิเล็กตรอนจำนวนหนึ่งซึ่งบรรจุออร์บิทัลของอิเล็กตรอน ออร์บิทัลแต่ละออร์บิทัลต้องการอิเลคตรอนสองตัวเพื่อให้เสถียร และออร์บิทัลถูกจัดเรียงเป็นเปลือก โดยแต่ละชั้นที่ต่อเนื่องกันจะมีระดับพลังงานที่สูงกว่าอันก่อนหน้า เปลือกชั้นต่ำสุดมีอิเล็กตรอนออร์บิทัล 1S เดียวเท่านั้น ดังนั้น ต้องใช้อิเล็กตรอนเพียงสองตัวเท่านั้นจึงจะเสถียร เปลือกที่สอง (และทั้งหมดที่ตามมา) มีสี่ออร์บิทัล ได้แก่ 2S, 2Px, 2Py และ 2Pz (หนึ่ง P สำหรับแต่ละแกน: x, y, z) และต้องใช้อิเล็กตรอนแปดตัวเพื่อให้มีเสถียรภาพ
ลงไปตามแถวของตารางธาตุ เปลือกใหม่ของอิเล็กตรอน 4 ออร์บิทัล ซึ่งมีการตั้งค่าเหมือนกับเปลือกที่สอง มีอยู่รอบๆ แต่ละองค์ประกอบ ตัวอย่างเช่น ไฮโดรเจนในแถวแรกมีเพียงเปลือกแรกที่มีหนึ่งวง (1S) ในขณะที่คลอรีนในแถวที่สามมี เปลือกแรก (1S orbital), เปลือกที่สอง (2S, 2Px, 2Py, 2Pz orbitals) และเปลือกที่สาม (3S, 3Px, 3Py, 3Px ออร์บิทัล)
หมายเหตุ: ตัวเลขที่อยู่ด้านหน้าของวงโคจร S และ P แต่ละตัวเป็นการบ่งชี้เปลือกที่มีวงโคจรนั้นอยู่ ไม่ใช่ปริมาณ
วาเลนซ์อิเล็กตรอน
อิเล็กตรอนในเปลือกนอกขององค์ประกอบที่กำหนดคืออิเล็กตรอนของวาเลนซ์ เนื่องจากองค์ประกอบทั้งหมดต้องการมีเปลือกนอกเต็ม (อิเล็กตรอนแปดตัว) เหล่านี้คืออิเล็กตรอนที่มัน เต็มใจที่จะร่วมกับองค์ประกอบอื่น ๆ เพื่อสร้างโมเลกุลหรือยอมแพ้ทั้งหมดเพื่อให้กลายเป็น ไอออน. เมื่อองค์ประกอบใช้อิเล็กตรอนร่วมกัน จะเกิดพันธะโควาเลนต์ที่แรงขึ้น เมื่อธาตุปล่อยอิเลคตรอนชั้นนอกออกไป จะส่งผลให้เกิดไอออนที่มีประจุตรงข้ามกันซึ่งถูกยึดเข้าด้วยกันโดยพันธะไอออนิกที่อ่อนกว่า
พันธะไอออนิก
องค์ประกอบทั้งหมดเริ่มต้นด้วยประจุที่สมดุล นั่นคือ จำนวนโปรตอนที่มีประจุบวกเท่ากับจำนวนอิเล็กตรอนที่มีประจุลบ ส่งผลให้มีประจุเป็นกลางโดยรวม อย่างไรก็ตาม บางครั้งองค์ประกอบที่มีอิเล็กตรอนเพียงตัวเดียวในเปลือกอิเล็กตรอนจะมอบอิเล็กตรอนนั้นให้กับองค์ประกอบอื่นที่ต้องการอิเล็กตรอนเพียงตัวเดียวในการสร้างเปลือกให้สมบูรณ์
เมื่อสิ่งนั้นเกิดขึ้น องค์ประกอบดั้งเดิมจะหล่นลงไปที่เปลือกเต็มและอิเล็กตรอนตัวที่สองจะทำให้เปลือกบนของมันสมบูรณ์ ทั้งสององค์ประกอบมีความเสถียรแล้ว อย่างไรก็ตาม เนื่องจากจำนวนอิเล็กตรอนและโปรตอนในแต่ละองค์ประกอบไม่เท่ากันอีกต่อไป ธาตุที่ ที่ได้รับอิเล็กตรอนตอนนี้มีประจุลบสุทธิและองค์ประกอบที่ทำให้อิเล็กตรอนมีประจุบวก ค่าใช้จ่าย ประจุตรงข้ามทำให้เกิดแรงดึงดูดของไฟฟ้าสถิตที่ดึงไอออนเข้าด้วยกันจนกลายเป็นผลึก นี่เรียกว่าพันธะไอออนิก
ตัวอย่างนี้คือเมื่ออะตอมโซเดียมละทิ้งอิเลคตรอน 3S เพียงตัวเดียวเพื่อเติมเปลือกสุดท้ายของอะตอมคลอรีน ซึ่งต้องการอิเล็กตรอนเพิ่มอีกเพียงตัวเดียวเพื่อให้เสถียร ทำให้เกิดไอออน Na- และ Cl+ ซึ่งจับกันเป็น NaCl หรือเกลือแกงทั่วไป
พันธะโควาเลนต์
แทนที่จะให้หรือรับอิเล็กตรอน อะตอมสองอะตอม (หรือมากกว่า) อาจใช้คู่อิเล็กตรอนร่วมกันเพื่อเติมเปลือกนอกของพวกมัน ทำให้เกิดพันธะโควาเลนต์ และอะตอมจะหลอมรวมกันเป็นโมเลกุล
ตัวอย่างนี้คือเมื่อออกซิเจนสองอะตอม (เวเลนซ์อิเล็กตรอนหกตัว) พบคาร์บอน (เวเลนซ์อิเล็กตรอนสี่ตัว) เนื่องจากแต่ละอะตอมต้องการมีอิเล็กตรอนแปดตัวในเปลือกนอก อะตอมของคาร์บอนจึงแบ่งอิเล็กตรอนวาเลนซ์ 2 ตัวกับ อะตอมของออกซิเจนแต่ละอะตอม ทำให้เปลือกของพวกมันสมบูรณ์ ในขณะที่อะตอมของออกซิเจนแต่ละอะตอมใช้อิเล็กตรอนร่วมกัน 2 ตัวกับอะตอมของคาร์บอนเพื่อทำให้สมบูรณ์ เปลือก. โมเลกุลที่ได้คือคาร์บอนไดออกไซด์หรือ CO2