Атомы не существуют изолированно. Они связываются друг с другом, образуя молекулы и соединения. Химическая связь — это устойчивое притяжение между атомами, позволяющее образовывать соединения. Связь может быть ионной, ковалентной или металлической. Она может быть сильной или слабой. Она может быть полярной или неполярной. Тип связи определяет свойства вещества.

Ионные связи образуются, когда один атом передает электроны другому, создавая ионы с противоположными зарядами, которые притягиваются друг к другу. Хлорид натрия — пример такого соединения. Ионные соединения, как правило, твердые, хрупкие и растворимые в воде. Они проводят электричество в расплавленном или растворенном состоянии. Ковалентные связи образуются, когда атомы делятся электронами. Вода, метан и ДНК являются ковалентными соединениями. Ковалентные соединения, как правило, имеют более низкие температуры плавления и не проводят электричество. Металлические связи образуются, когда атомы металла делят между собой множество делокализованных электронов. Они придают металлам проводимость, ковкость и блеск.

Связи не статичны. Они вибрируют, растягиваются и изгибаются. Они могут разрываться и восстанавливаться. Прочность связи измеряется энергией связи — энергией, необходимой для её разрыва. Прочность связей сильно варьируется. Тройная связь в атоме азота — одна из самых прочных, поэтому газообразный азот так нереактивен. Водородная связь в молекуле воды намного слабее, но именно она обуславливает высокую температуру кипения и поверхностное натяжение воды.

Химические связи — это клей материального мира. Они определяют, как соединяются атомы, как ведут себя молекулы и как протекают реакции.