Pauli uteslutningsprincipen säger att inga två elektroner kan uppta samma kvanttillstånd. Det betyder att elektronerna i en atom måste vara ordnade i olika skal runt kärnan. Det yttersta skalet av elektroner kallas valensskalet, och elektronerna i detta skal är ansvariga för den kemiska bindningen mellan atomer.
När två atomer kommer nära varandra interagerar deras valenselektroner med varandra. Om elektronerna attraheras av varandra kommer de att bilda en kemisk bindning. Vilken typ av kemisk bindning som bildas beror på antalet valenselektroner i varje atom.
Det finns tre huvudtyper av kemiska bindningar:kovalenta bindningar, jonbindningar och metallbindningar.
Kovalenta bindningar uppstår när två atomer delar ett eller flera elektronpar. Elektronerna hålls i ett område av utrymmet mellan de två kärnorna, som kallas en molekylär orbital. Kovalenta bindningar är den starkaste typen av kemisk bindning.
Jonbindningar uppstår när en atom överför en eller flera elektroner till en annan atom. Atomerna som får elektroner blir negativt laddade, medan atomerna som förlorar elektroner blir positivt laddade. De motsatt laddade jonerna attraheras då till varandra. Jonbindningar är svagare än kovalenta bindningar.
Metalliska bindningar uppstår när valenselektronerna i metallatomer delokaliseras, vilket betyder att de inte är associerade med någon speciell atom. De delokaliserade elektronerna bildar ett "hav" av elektroner som strömmar genom metallen. Metallbindningar är svagare än kovalenta bindningar, men de är starkare än jonbindningar.
Interaktionerna mellan atomer och deras elektroner är det som ger föremål deras fysikaliska egenskaper. Styrkan hos de kemiska bindningarna mellan atomer avgör hur hårt eller mjukt ett föremål är, och atomernas arrangemang avgör dess form och densitet.
