Os objetos parecem sólidos devido às interações entre os átomos que os compõem. Embora seja verdade que os próprios átomos são, em sua maioria, espaços vazios, os elétrons que orbitam o núcleo criam uma forte força eletromagnética que une os átomos. Essa força é o que dá solidez aos objetos e os impede de colapsar em uma nuvem de partículas.

O princípio de exclusão de Pauli afirma que dois elétrons não podem ocupar o mesmo estado quântico. Isso significa que os elétrons em um átomo devem estar dispostos em diferentes camadas ao redor do núcleo. A camada mais externa de elétrons é chamada de camada de valência, e os elétrons nesta camada são responsáveis ​​pela ligação química entre os átomos.

Quando dois átomos se aproximam, seus elétrons de valência interagem entre si. Se os elétrons forem atraídos um pelo outro, eles formarão uma ligação química. O tipo de ligação química formada depende do número de elétrons de valência em cada átomo.

Existem três tipos principais de ligações químicas:ligações covalentes, ligações iônicas e ligações metálicas.

Ligações covalentes ocorre quando dois átomos compartilham um ou mais pares de elétrons. Os elétrons são mantidos em uma região do espaço entre os dois núcleos, chamada orbital molecular. As ligações covalentes são o tipo mais forte de ligação química.

Ligações iônicas ocorrem quando um átomo transfere um ou mais elétrons para outro átomo. Os átomos que ganham elétrons ficam carregados negativamente, enquanto os átomos que perdem elétrons ficam carregados positivamente. Os íons com cargas opostas são então atraídos um pelo outro. As ligações iônicas são mais fracas que as ligações covalentes.

Ligações metálicas ocorrem quando os elétrons de valência dos átomos metálicos são deslocalizados, o que significa que eles não estão associados a nenhum átomo específico. Os elétrons deslocalizados formam um “mar” de elétrons que flui por todo o metal. As ligações metálicas são mais fracas que as ligações covalentes, mas são mais fortes que as ligações iônicas.

As interações entre os átomos e seus elétrons são o que conferem aos objetos suas propriedades físicas. A força das ligações químicas entre os átomos determina o quão duro ou macio é um objeto, e a disposição dos átomos determina sua forma e densidade.