Bien que les atomes d'un élément existent seuls, ils se combinent souvent avec d'autres atomes pour former des composés, dont la plus petite quantité est appelée molécule. Ces molécules peuvent être formées par liaison ionique, métallique, covalente ou hydrogène.
Liaison ionique

La liaison ionique se produit lorsque les atomes gagnent ou perdent un ou plusieurs électrons de valence, ce qui donne à l'atome un négatif ou charge positive. Des éléments tels que le sodium qui ont des enveloppes extérieures presque vides, réagissent généralement avec des atomes comme le chlore qui ont des enveloppes extérieures presque pleines. Lorsqu'un atome de sodium perd un électron, sa charge devient un +1; lorsqu'un atome de chlore gagne un électron, sa charge devient -1. Grâce à la liaison ionique, un atome de chaque élément se combinera avec l'autre pour former une molécule, qui est plus stable car elle a maintenant une charge nulle. En général, la liaison ionique entraîne un transfert complet d'électrons d'un atome à l'autre.
Liaison covalente

Au lieu de perdre ou de gagner des électrons, certains atomes partagent plutôt des électrons lorsqu'ils forment des molécules. Les atomes qui forment des liaisons par cette méthode, appelés liaisons covalentes, sont généralement non métalliques. En partageant les électrons, les molécules résultantes sont plus stables que leurs composants précédents, car cette liaison permet à chaque atome de répondre à ses besoins en électrons; c'est-à-dire que les électrons sont attirés par les noyaux de chaque atome. Les atomes d'un même élément peuvent former des liaisons covalentes simples, doubles ou triples, selon le nombre d'électrons de valence qu'ils contiennent.
Liaison métallique

La liaison métallique est un troisième type de liaison qui se produit entre les atomes. Comme son nom l'indique, ce type de liaison se produit entre les métaux. Dans la liaison métallique, de nombreux atomes partagent des électrons de valence; cela se produit parce que les atomes individuels ne détiennent que faiblement leurs électrons. C'est cette capacité des électrons à se déplacer librement entre de nombreux atomes qui donne aux métaux leurs qualités distinctives, telles que la malléabilité et la conductivité. Cette capacité à se plier ou à se former sans se rompre se produit parce que les électrons glissent simplement les uns sur les autres au lieu de se séparer. La capacité des métaux à conduire l'électricité se produit également parce que ces électrons partagés passent facilement entre les atomes.
Liaison hydrogène

Bien que les liaisons ioniques, covalentes et métalliques soient les principaux types de liaison utilisés pour former des composés et leur qualités uniques, la liaison hydrogène est un type de liaison très spécialisé qui ne se produit qu'entre l'hydrogène et l'oxygène, l'azote ou le fluor. Étant donné que ces atomes sont beaucoup plus gros qu'un atome d'hydrogène, les électrons auront tendance à rester plus proches du plus grand atome, ce qui lui donne une charge légèrement négative et l'atome d'hydrogène une charge légèrement positive. C'est cette polarité qui permet aux molécules d'eau de coller ensemble; cette polarité permet également à l'eau de dissoudre de nombreux autres composés.
Résultats des liaisons

Certains atomes peuvent former plusieurs types de liaisons; par exemple, des métaux tels que le magnésium peuvent former des liaisons ioniques ou métalliques, selon que l'autre atome est un métal ou un non-métal. Le résultat de toute liaison, cependant, est un composé stable avec un ensemble unique de propriétés.