Mentre gli atomi di un elemento esistono da soli, spesso si combinano con altri atomi per formare composti, la cui quantità minima viene definita molecola. Queste molecole possono essere formate mediante legame ionico, metallico, covalente o idrogeno.
Legame ionico

Il legame ionico si verifica quando gli atomi ottengono o perdono uno o più elettroni di valenza, con conseguente negativo per l'atomo o carica positiva. Elementi come il sodio che hanno gusci esterni quasi vuoti, di solito reagiscono con atomi come il cloro che hanno gusci esterni quasi pieni. Quando un atomo di sodio perde un elettrone, la sua carica diventa +1; quando un atomo di cloro guadagna un elettrone, la sua carica diventa -1. Attraverso il legame ionico, un atomo di ciascun elemento si combinerà con l'altro per formare una molecola, che è più stabile poiché ora ha una carica zero. In generale, il legame ionico provoca un trasferimento completo di elettroni da un atomo a un altro.
Legame covalente

Invece di perdere o guadagnare elettroni, alcuni atomi invece condividono elettroni quando formano molecole. Gli atomi che formano legami con questo metodo, chiamato legame covalente, sono generalmente non metalli. Condividendo gli elettroni, le molecole risultanti sono più stabili rispetto ai loro componenti precedenti, poiché questo legame consente a ciascun atomo di soddisfare i propri requisiti di elettroni; cioè gli elettroni sono attratti dai nuclei di ciascun atomo. Gli atomi dello stesso elemento possono formare legami covalenti singoli, doppi o tripli, a seconda del numero di elettroni di valenza che contengono.
Legame metallico

Il legame metallico è un terzo tipo di legame che si verifica tra gli atomi. Come suggerisce il nome, questo tipo di legame si verifica tra i metalli. Nel legame metallico, molti atomi condividono elettroni di valenza; ciò si verifica perché i singoli atomi trattengono solo vagamente i loro elettroni. È questa capacità degli elettroni di muoversi liberamente tra numerosi atomi che conferisce ai metalli le loro qualità distintive, come la malleabilità e la conduttività. Questa capacità di piegarsi o essere modellato senza rompersi si verifica perché gli elettroni semplicemente scivolano l'uno sull'altro invece di separarsi. La capacità dei metalli di condurre l'elettricità si verifica anche perché questi elettroni condivisi passano facilmente tra gli atomi.
Legame idrogeno

Mentre il legame ionico, covalente e metallico sono i principali tipi di legame usati per formare composti e dare loro il loro qualità uniche, il legame all'idrogeno è un tipo molto specializzato di legame che si verifica solo tra idrogeno e ossigeno, azoto o fluoro. Poiché questi atomi sono molto più grandi di un atomo di idrogeno, gli elettroni tenderanno a rimanere più vicini all'atomo più grande, dandogli una carica leggermente negativa e l'atomo di idrogeno una carica leggermente positiva. È questa polarità che consente alle molecole d'acqua di aderire; questa polarità consente anche all'acqua di dissolvere molti altri composti.
Risultati del legame

Alcuni atomi possono formare più di un tipo di legame; per esempio, metalli come il magnesio possono formare legami ionici o metallici, a seconda che l'altro atomo sia un metallo o un non metallo. Il risultato di tutti i legami, tuttavia, è un composto stabile con un insieme unico di proprietà.