Atome existieren nicht isoliert. Sie verbinden sich zu Molekülen und Verbindungen. Eine chemische Bindung ist eine dauerhafte Anziehungskraft zwischen Atomen, die die Bildung von Verbindungen ermöglicht. Die Bindung kann ionisch, kovalent oder metallisch sein. Sie kann stark oder schwach sein. Sie kann polar oder unpolar sein. Die Art der Bindung bestimmt die Eigenschaften des Stoffes.

Ionenbindungen entstehen, wenn ein Atom Elektronen auf ein anderes abgibt. Dadurch entstehen entgegengesetzt geladene Ionen, die sich gegenseitig anziehen. Natriumchlorid ist ein Beispiel dafür. Ionenverbindungen sind in der Regel hart, spröde und wasserlöslich. Sie leiten Strom, sowohl im geschmolzenen als auch im gelösten Zustand. Kovalente Bindungen entstehen, wenn Atome Elektronen teilen. Wasser, Methan und DNA sind Beispiele für kovalente Verbindungen. Kovalente Verbindungen haben tendenziell niedrigere Schmelzpunkte und leiten keinen Strom. Metallische Bindungen entstehen, wenn Metallatome ein gemeinsames Elektronenpaar bilden. Sie verleihen Metallen ihre Leitfähigkeit, Verformbarkeit und ihren Glanz.

Bindungen sind nicht statisch. Sie vibrieren, dehnen sich und biegen sich. Sie können brechen und sich neu bilden. Die Stärke einer Bindung wird durch die Bindungsenergie gemessen, also die Energie, die zum Brechen der Bindung benötigt wird. Die Bindungsstärke variiert stark. Die Dreifachbindung im Stickstoff ist eine der stärksten, weshalb Stickstoffgas so reaktionsträge ist. Die Wasserstoffbrückenbindung im Wasser ist viel schwächer, aber sie ist verantwortlich für den hohen Siedepunkt und die Oberflächenspannung des Wassers.

Chemische Bindungen sind der Kitt der materiellen Welt. Sie bestimmen, wie sich Atome verbinden, wie sich Moleküle verhalten und wie Reaktionen ablaufen.