Hoewel atomen van een element alleen bestaan, combineren ze vaak met andere atomen om verbindingen te vormen, waarvan de kleinste hoeveelheid een molecuul wordt genoemd. Deze moleculen kunnen worden gevormd door ionische, metaalachtige, covalente of waterstofbinding.
Ionische binding

Ionische binding vindt plaats wanneer atomen een of meer valentie-elektronen winnen of verliezen, waardoor het atoom een negatieve of positieve lading. Elementen zoals natrium die bijna lege buitenste omhulsels hebben, zullen meestal reageren met atomen zoals chloor die bijna volledige buitenste omhulsels hebben. Wanneer een natriumatoom een elektron verliest, wordt zijn lading een +1; wanneer een chlooratoom een elektron krijgt, wordt zijn lading een -1. Door ionische binding, zal een atoom van elk element met elkaar combineren om een molecuul te vormen, dat stabieler is omdat het nu een nullading heeft. Over het algemeen resulteert ionenbinding in een volledige overdracht van elektronen van het ene atoom op het andere.
Covalente binding

In plaats van elektronen te verliezen of te verkrijgen, delen sommige atomen in plaats daarvan elektronen wanneer ze moleculen vormen. Atomen die op deze manier bindingen vormen, covalente binding genoemd, zijn meestal niet-metalen. Door elektronen te delen, zijn de resulterende moleculen stabieler dan hun vorige componenten, omdat deze binding elk atoom in staat stelt aan zijn elektronenvereisten te voldoen; dat wil zeggen, de elektronen worden aangetrokken door de kernen van elk atoom. Atomen van hetzelfde element kunnen enkele, dubbele of drievoudige covalente bindingen vormen, afhankelijk van het aantal valentie-elektronen dat ze bevatten.
Metaalbinding

Metaalbinding is een derde soort binding die optreedt tussen atomen. Zoals de naam al aangeeft, vindt dit type binding plaats tussen metalen. Bij metaalbinding delen veel atomen valentie-elektronen; dit gebeurt omdat individuele atomen hun elektronen slechts losjes vasthouden. Het is dit vermogen van elektronen om zich vrijelijk tussen verschillende atomen te verplaatsen die metalen hun onderscheidende eigenschappen geeft, zoals kneedbaarheid en geleidbaarheid. Dit vermogen om te buigen of gevormd te worden zonder te breken treedt op omdat de elektronen eenvoudig over elkaar schuiven in plaats van te scheiden. Het vermogen van metalen om elektriciteit te geleiden vindt ook plaats omdat deze gedeelde elektronen gemakkelijk tussen atomen passeren.
Waterstofbinding

Terwijl ionische, covalente en metaalbinding de belangrijkste soorten verbindingen zijn die worden gebruikt om verbindingen te vormen en hun unieke eigenschappen, waterstofbinding is een zeer gespecialiseerd type binding dat alleen voorkomt tussen waterstof en zuurstof, stikstof of fluor. Omdat deze atomen veel groter zijn dan een waterstofatoom, zullen de elektronen de neiging hebben dichter bij het grotere atoom te blijven, waardoor het een enigszins negatieve lading krijgt en het waterstofatoom een enigszins positieve lading. Het is deze polariteit waardoor watermoleculen aan elkaar blijven plakken; door deze polariteit kan water ook veel andere verbindingen oplossen.
Resultaten bindingen

Sommige atomen kunnen meer dan één type binding vormen; metalen zoals magnesium kunnen bijvoorbeeld ionische of metaalachtige bindingen vormen, afhankelijk van of het andere atoom een metaal of niet-metaal is. Het resultaat van alle verbindingen is echter een stabiele verbinding met een unieke set eigenschappen