Les objets semblent solides en raison des interactions entre les atomes qui les composent. S'il est vrai que les atomes eux-mêmes sont pour la plupart constitués d'espace vide, les électrons qui gravitent autour du noyau créent une forte force électromagnétique qui lie les atomes entre eux. Cette force est ce qui donne leur solidité aux objets et les empêche de s’effondrer en un nuage de particules.

Le principe d’exclusion de Pauli stipule que deux électrons ne peuvent pas occuper le même état quantique. Cela signifie que les électrons d’un atome doivent être disposés dans différentes couches autour du noyau. La couche d’électrons la plus externe est appelée couche de valence, et les électrons de cette couche sont responsables de la liaison chimique entre les atomes.

Lorsque deux atomes se rapprochent, leurs électrons de valence interagissent les uns avec les autres. Si les électrons sont attirés les uns vers les autres, ils formeront une liaison chimique. Le type de liaison chimique formée dépend du nombre d’électrons de valence dans chaque atome.

Il existe trois principaux types de liaisons chimiques :les liaisons covalentes, les liaisons ioniques et les liaisons métalliques.

Liaisons covalentes se produisent lorsque deux atomes partagent une ou plusieurs paires d’électrons. Les électrons sont retenus dans une région de l’espace située entre les deux noyaux, appelée orbitale moléculaire. Les liaisons covalentes sont le type de liaison chimique le plus solide.

Liaisons ioniques se produit lorsqu'un atome transfère un ou plusieurs électrons à un autre atome. Les atomes qui gagnent des électrons deviennent chargés négativement, tandis que les atomes qui en perdent deviennent chargés positivement. Les ions de charges opposées sont alors attirés les uns vers les autres. Les liaisons ioniques sont plus faibles que les liaisons covalentes.

Liens métalliques se produisent lorsque les électrons de valence des atomes métalliques sont délocalisés, ce qui signifie qu’ils ne sont associés à aucun atome particulier. Les électrons délocalisés forment une « mer » d’électrons qui circule dans tout le métal. Les liaisons métalliques sont plus faibles que les liaisons covalentes, mais elles sont plus fortes que les liaisons ioniques.

Ce sont les interactions entre les atomes et leurs électrons qui confèrent aux objets leurs propriétés physiques. La force des liaisons chimiques entre les atomes détermine la dureté ou la douceur d’un objet, et la disposition des atomes détermine sa forme et sa densité.