Gli atomi si combinano per formare composti a causa delle forze elettriche che li attraggono l'un l'altro. Il processo mediante il quale due atomi si uniscono viene chiamato legame.
Gli atomi sono definiti dal loro numero di elettroni. Un atomo di idrogeno ha un singolo elettrone, mentre un atomo di carbonio ne ha sei. Questi elettroni sono organizzati in livelli, o gusci di valenza. Ogni shell ha un numero massimo di elettroni che può contenere. Il primo guscio contiene fino a due elettroni, mentre il secondo contiene fino a otto, per esempio. Quando un guscio non è completamente pieno, l'atomo è attratto da altri atomi che possono condividere elettroni per riempire le fessure vuote. Il carbonio può legarsi con altri quattro atomi, perché ha quattro fessure aperte nel suo guscio elettronico più esterno. Ciò consente agli atomi di formare legami con molti altri atomi.