原子は単独では存在しません。原子は結合して分子や化合物を形成します。化学結合とは、原子間の持続的な引力であり、化合物の形成を可能にします。結合の種類は、イオン結合、共有結合、金属結合など様々です。また、結合の強さも様々です。さらに、極性結合と非極性結合の2種類があります。結合の種類によって、物質の性質が決まります。

イオン結合は、ある原子が別の原子に電子を移動させ、互いに引き合う反対の電荷を持つイオンを生成するときに形成されます。塩化ナトリウムはその一例です。イオン化合物は、硬くて脆く、水に溶けやすい傾向があります。溶融状態または溶解状態では電気を伝導します。共有結合は、原子が電子を共有するときに形成されます。水、メタン、DNAは共有結合です。共有結合化合物は、融点が低く、電気を伝導しません。金属結合は、金属原子が非局在化電子の海を共有するときに形成されます。金属に導電性、展性、光沢を与えるのは、金属結合です。

結合は静的なものではありません。振動したり、伸びたり、曲がったりします。切断したり、再結合したりもします。結合の強さは、結合エネルギー、つまり結合を切断するのに必要なエネルギーによって測定されます。結合の強さは大きく異なります。窒素の三重結合は最も強い結合の一つであり、そのため窒素ガスは非常に反応性が低いのです。水の水素結合ははるかに弱いですが、水の高い沸点と表面張力の原因となっています。

化学結合は物質世界の接着剤のようなものだ。原子がどのように結合するか、分子がどのように振る舞うか、そして反応がどのように進行するかを決定づける。