Ein Atom, das mehr oder weniger Elektronen in der Umlaufbahn als Protonen in seinem Kern hat, wird als Ion bezeichnet. Sobald das Elektron aus seiner Valenzhülle übertragen wurde, Dem Natriumatom fehlt ein Elektron; Es wird daher positiv geladen und wird ein Natriumion. Gleichzeitig nimmt das Chloratom, nachdem es ein zusätzliches Elektron gewonnen hat, eine negative Ladung an und wird zu einem Chlorion. Die elektrische Kraft zwischen diesen beiden entgegengesetzt geladenen Ionen ist attraktiv und sperrt sie zusammen. Die resultierende Natriumchloridverbindung ist ein kubischer Kristall, der allgemein als gewöhnliches Speisesalz bekannt ist.

Die zweite oben aufgeführte Bindungsstrategie wird von der Quantenmechanik beschrieben. Wenn sich zwei Atome nähern, können sie sich ein Paar äußerster Elektronen teilen (stellen Sie sich vor, die Atome werfen die Elektronen zwischen sich hin und her), um eine kovalente Bindung zu bilden. Kovalente Bindungen sind besonders häufig in organischen Materialien, wo Moleküle oft lange Ketten von Kohlenstoffatomen enthalten (die vier Elektronen in ihren Valenzschalen haben).Schließlich gibt in einigen Materialien jedes Atom ein äußeres Elektron ab, das dann frei schwebt — im Wesentlichen wird das Elektron von allen Atomen innerhalb des Materials geteilt. Die Elektronen bilden eine Art Meer, in dem die positiven Ionen wie Murmeln in Melasse schwimmen. Dies wird als metallische Bindung bezeichnet und hält, wie der Name schon sagt, Metalle zusammen.

Es gibt auch Möglichkeiten für Atome und Moleküle, sich zu verbinden, ohne tatsächlich Elektronen auszutauschen oder zu teilen. In vielen Molekülen sind die inneren Kräfte so, dass sich die Elektronen an einem Ende des Moleküls ansammeln und das andere Ende mit einer positiven Ladung zurücklassen. Insgesamt hat das Molekül keine elektrische Nettoladung — es ist nur so, dass die positiven und negativen Ladungen an verschiedenen Stellen gefunden werden. Zum Beispiel neigen die Elektronen in Wasser (H2O) dazu, die meiste Zeit in der Nähe des Sauerstoffatoms zu verbringen und den Bereich der Wasserstoffatome mit einer positiven Ladung zu verlassen. Moleküle, deren Ladungen auf diese Weise angeordnet sind, werden polare Moleküle genannt. Ein Atom oder Ion, das sich beispielsweise von seiner negativen Seite einem polaren Molekül nähert, erfährt eine stärkere negative elektrische Kraft als die weiter entfernte positive elektrische Kraft. Deshalb lösen sich viele Substanzen in Wasser auf: Das polare Wassermolekül kann Ionen aus Materialien ziehen, indem es elektrische Kräfte ausübt. Ein Sonderfall polarer Kräfte tritt in der sogenannten Wasserstoffbindung auf. In vielen Situationen, wenn Wasserstoff eine kovalente Bindung mit einem anderen Atom bildet, bewegen sich Elektronen in Richtung dieses Atoms, und der Wasserstoff erhält eine leichte positive Ladung. Der Wasserstoff wiederum zieht ein anderes Atom an und bildet so eine Art Brücke zwischen den beiden. Viele wichtige Moleküle, einschließlich DNA, hängen für ihre Struktur von Wasserstoffbrückenbindungen ab.

Schließlich gibt es eine Möglichkeit, eine schwache Bindung zwischen zwei elektrisch neutralen Atomen zu bilden. Der niederländische Physiker Johannes van der Waals theoretisierte 1873 erstmals einen Mechanismus für eine solche Bindung, der heute als van der Waals-Kräfte bekannt ist. Wenn sich zwei Atome nähern, üben ihre Elektronenwolken abstoßende Kräfte aufeinander aus, so dass die Atome polarisiert werden. In solchen Situationen ist es möglich, dass die elektrische Anziehung zwischen dem Kern eines Atoms und den Elektronen des anderen die Abstoßungskräfte zwischen den Elektronen überwindet und sich eine schwache Bindung bildet. Ein Beispiel für diese Kraft kann in gewöhnlicher Graphitstiftmine gesehen werden. In diesem Material werden Kohlenstoffatome in Blättern durch starke kovalente Bindungen zusammengehalten, aber die Blätter werden nur durch van-der-Waals-Kräfte zusammengehalten. Wenn ein Bleistift über Papier gezogen wird, brechen die Van-der-Waals-Kräfte und Kohlenstoffblätter lösen sich ab. Dies ist, was den dunklen Bleistiftstreifen erzeugt.