Objecten zien er solide uit en voelen solide aan vanwege de interacties tussen de atomen waaruit ze bestaan. Hoewel het waar is dat atomen zelf grotendeels lege ruimte zijn, creëren de elektronen die rond de kern draaien een sterke elektromagnetische kracht die de atomen samenbindt. Deze kracht geeft objecten hun stevigheid en voorkomt dat ze ineenstorten in een wolk van deeltjes.

Het uitsluitingsprincipe van Pauli stelt dat geen twee elektronen dezelfde kwantumtoestand kunnen innemen. Dit betekent dat de elektronen in een atoom in verschillende schillen rond de kern moeten worden gerangschikt. De buitenste schil van elektronen wordt de valentieschil genoemd en de elektronen in deze schil zijn verantwoordelijk voor de chemische binding tussen atomen.

Wanneer twee atomen dicht bij elkaar komen, interageren hun valentie-elektronen met elkaar. Als de elektronen tot elkaar aangetrokken worden, vormen ze een chemische binding. Het type chemische binding dat wordt gevormd, hangt af van het aantal valentie-elektronen in elk atoom.

Er zijn drie hoofdtypen chemische bindingen:covalente bindingen, ionische bindingen en metaalbindingen.

Covalente bindingen treedt op wanneer twee atomen een of meer elektronenparen delen. De elektronen worden vastgehouden in een ruimtegebied tussen de twee kernen, een zogenaamde moleculaire orbitaal. Covalente bindingen zijn het sterkste type chemische binding.

Ionische bindingen treedt op wanneer een atoom een ​​of meer elektronen overdraagt ​​aan een ander atoom. De atomen die elektronen winnen worden negatief geladen, terwijl de atomen die elektronen verliezen positief geladen worden. De tegengesteld geladen ionen worden dan tot elkaar aangetrokken. Ionische bindingen zijn zwakker dan covalente bindingen.

Metaalverbindingen treden op wanneer de valentie-elektronen van metaalatomen worden gedelokaliseerd, wat betekent dat ze niet met een bepaald atoom zijn geassocieerd. De gedelokaliseerde elektronen vormen een "zee" van elektronen die door het metaal stroomt. Metaalbindingen zijn zwakker dan covalente bindingen, maar sterker dan ionische bindingen.

De interacties tussen atomen en hun elektronen geven objecten hun fysieke eigenschappen. De sterkte van de chemische bindingen tussen atomen bepaalt hoe hard of zacht een object is, en de rangschikking van de atomen bepaalt de vorm en dichtheid ervan.