Лишь некоторые химические элементы (благородные газы) при обычных условиях находятся в состоянии одноатомного газа. Атомы других элементов, наоборот, в индивидуальном виде не существуют, а входят в состав молекул или кристаллических решеток, образованных совокупностью атомов.
Итак, существует причина, по которой атомы связываются друг с другом. Этой причиной является химическая связь, обусловленный тем, что между атомами действуют определенные электростатические силы, способные удерживать атомы друг к другу. Доказано, что в образовании химической связи между атомами главная роль принадлежит валентным электронам (электронам внешнего уровня, слабое связанные с ядром).
Согласно теории химической связи наибольшую прочность имеют внешние оболочки, состоящие из двух или восьми электронов. Благородные газы имеют именно такие электронные оболочки. Это и является причиной того, что благородные газы при обычных условиях не вступают в химические реакции с другими элементами. Атомы, имеющие на внешнем уровне менее восьми (или двух) электронов, пытаются приобрести структуры благородных газов. Поэтому при образовании молекулы в ходе химической реакции атомы стараются приобрести устойчивую восьмиелектронну или двохелектронну оболочку. Таким образом химические связи образуются за счет смещения или переносу электронов от одного атома к другому.
Например, простейший атом - атом водорода содержит всего один электрон, находящийся на первом энергетическом уровне. До образования устойчивой конфигурации не хватает одного электрона. При сближении двух атомов водорода ядро одного из них притягивает электроны другого атома и наоборот. Между атомами возникает взаимодействие, и расстояние между ними уменьшается тех пор, пока взаимное притяжение не уравновесилось отталкиванием ядер.
Образование устойчивой электронной конфигурации может происходить несколькими способами и приводит к образованию молекулярных или немолекулярного соединений различного строения. Вследствие этого различают ковалентные и ионный типы химической связи. Кроме этих, существуют и другие типы химической связи: металлический и водородный (межмолекулярных).