Metalliatomien uloimman kuoren elektronit (yleensä kaksi tai kolme elektronia) pääsevät varsin helposti irti paikaltaan. Tällöin atomista tulee positiivisesti varattu metalli-ioni. Negatiivisten elektronien ja positiivisten metalli-ionien välillä vaikuttaa sähköinen vuorovaikutus, josta syntyy voima, jolla metallit pysyvät kasassa. Tätä kutsutaan metallisidokseksi.

Metallisidos syntyy kahden metallin välille. 

Metallisidos on varsin joustava, se ei estä atomeja siirtymästä toistensa suhteen. Tästä syystä metalleja on helppo muotoilla.

Atomissa on perustilassa yhtä monta elektronia kuin ytimessä on protoneita. Siksi atomi on sähköisesti neutraali.

Atomi voi kuitenkin luovuttaa elektroneja pois. Kun negatiivisia elektroneja onkin vähemmän kuin positiivisia protoneja, atomista on tullut positiivisesti varattu ioni.

Atomi voi myös siepata itselleen ylimääräisiä elektroneja. Kun negatiivisia elektroneja on enemmän kuin positiivisia protoneja, atomista tulee negatiivisesti varattu ioni.

Miksi atomit käyttäytyvät näin?

Atomin tavoite on saada oktetti eli kahdeksan ulkoelektronia. Oktetti on hyvin pysyvä rakenne ja siten atomille edullinen. Atomi, jolla on kahdeksan ulkoelektronia, on kemiallisesti vakaa eikä juurikaan reagoi muiden atomien kanssa.

Ionisidos voi syntyä vain kahden ionin välille.

Ionisidoksen synnyttää kahden erimerkkisesti varautuneen ionin välillä vaikuttava sähköinen vuorovaikutus.

Ionisidos syntyy metallin ja epämetallin välille. Esimerkissä natrium on metalli ja kloori epämetalli. 

Ionisidoksella muodostuneita aineita kutsutaan yleisesti suolaksi. Esimerkissä syntyy natriumkloridia eli ruokasuolaa. Suolat hajoavat vedessä takaisin ioneiksi. Jos veden haihduttaa pois, ionit jälleen etsivät toisensa ja muodotavat suolaa.

Kaikki atomit kaipaavat oktettia, mutta kaikki eivät ole valmiita luopumaan omista elektroneistaan eikä irrallisia villejä elektroneja ole aina saatavilla.

Kovalenttinen sidos syntyy, kun atomit jakavat elektroneja keskenään. Atomit asettuvat niin lähekkäin, että voivat kuvitella saavuttaneensa oktetin, koska viereisen atomin elektronit ovat sopivan lähellä.

Kovalenttinen sidos on varsin vahva. Kovalenttisella sidoksella syntyneen yhdisteen atomit eivät päästä irti toisistaan joutuessaan veteen. Esimerkiksi sokeri on molekyyli. Kun sokeria liuotetaan veteen, sokerimolekyylit irtoavat toisistaan, mutta eivät atomit, joista sokerimolekyylit muodostuvat.

Kovalenttiset sidokset syntyvät kahden epämetallin välille. Esimerkiksi happi ja hiili ovat molemmat epämetalleja, joten yhdisteet, joissa on pelkkää happea ja hiiltä, ovat muodostuneet kovalenttisella sidoksella.

Kovalenttisella sidoksella syntyneiden molekyylien välille voi muodostua heikkoja sidoksia. Näiden sidosten syntymisen syy on se, että joidenkin aineiden molekyylit ovatkin poolisia.

Poolinen molekyyli on sellainen, joka läheltä katsottuna on toisesta päästä hieman negatiiviinen ja toisesta hieman positiivinen. Kaukaa katsottuna poolinenkin molekyyli näyttää täysin neutraalilta. Poolisuus johtuu siitä, että jaetut elektronit eivät jakaudukaan ihan tasaisesti.

Erityinen esimerkki poolisesta molekyylistä on vesimolekyyli. Koska vesimolekyylit ovat poolisia, niiden välille syntyy heikkoja sidoksia, jotka selittävät veden erityislaatuiset ominaisuudet:

• veden sulamispiste (0 °C) ja kiehumispiste (100 °C) 

• veden laajeneminen jäätyessä

• pintajännitys

• vesi ei mene pienestä reiästä, vaikka molekyylikokonsa puolesta mahtuisikin, koska viereiset vesimolekyylit pitävät kiinni (tähän perustuu vaatteissa käytettävät materiaalit, joista ilma kulkee läpi, mutta vesi ei)

Jos vesi olisikin pooliton aine, sen ominaisuudet poikkeaisivat totutusta, eikä elämä Maapallolla olisi mahdollista.

Jotta voisi päätellä, millainen sidos kahden atomin välille syntyy, täytyy tietää ovatko atomit metalleja vai epämetalleja. 

Se selviää alkuaineiden jaksollisesta järjestelmästä, mikäli se on sopivasti väritetty.

• Vaaleansiniset ovat epämetalleja (oikea ylänurkka + vety).

• Vaaleankeltaiset ovat metalleja (suurin osa alkuaineista).

• Vaaleanvihreät ovat puolimetalleja (muutama alkuaine). Ne saattavat muodostaa sekä ioni- että kovalenttisia sidoksia ja toki metallisidoksiakin.

Atomit eivät voi jakaa elektroneitaan oktetin saadakseen ihan miten tahansa. 

Yksi tapa ajatella asiaa on niin kutsuttu käsimalli:

• Atomilla on tietty määrä käsiä. Määrän näkee jaksollisesta järjestelmästä: montako elektronia puuttuu oktetista, niin monta kättä on. Säännöstä on kuitenkin joitakin poikkeuksiakin, mutta karkeasti asia on näin.

• Yhdistettä muodostettaessa kaikkien käsien täytyy tarttua toiseen käteen. Ei saa jäädä vapaita käsiä.

• Rakennekaavassa toisiinsa tarttuneet kädet kuvataan viivalla. Jokaisesta vetyatomista pitää lähteä tasan yksi viiva. Jokaisesta happiatomista pitää lähteä tasan kaksi viivaa. Viivat saavat viedä eri suuntiin: esim. vesimolekyylissä H–O–H hapesta lähtee kaksi viivaa eri suuntiin.