Các nguyên tử kết hợp với nhau khi lớp vỏ ngoài cùng, hoặc lớp vỏ hóa trị, của các electron không được lấp đầy bởi hai electron (nếu chỉ có một lớp vỏ) hoặc tám electron (nếu nó có nhiều hơn một lớp vỏ). > Các nguyên tử kết hợp với nhau để lấp đầy lớp vỏ ngoài cùng và trở thành hợp chất bền bằng cách mất electron để trở thành ion hoặc giành electron. Nguyên tử có thể kết hợp với các nguyên tố tương tự hoặc các nguyên tố khác nhau.
Nguyên tử bao gồm proton, neutron và electron. Trong khi proton và neutron được giữ trong hạt nhân và có giá trị nhất quán, các electron bao quanh nguyên tử trong các lớp vỏ và nguyên tử có thể thêm hoặc mất electron nếu cần thiết. Lớp vỏ thứ nhất, gần hạt nhân nhất, chỉ chứa hai electron trên quỹ đạo của nó. Các lớp vỏ khác có thể chứa tám electron trên quỹ đạo. Vỏ gần hạt nhân nhất được lấp đầy trước, sau đó đến lớp sau, cứ tiếp tục như vậy cho đến khi không còn electron nào để sử dụng. Nguyên tử không bao giờ tạo ra nhiều lớp vỏ hơn mức cần thiết để chứa các nguyên tử quay quanh quỹ đạo. Vỏ ngoài cùng, được gọi là vỏ hóa trị, phải hoàn chỉnh để ổn định. Tuy nhiên, nguyên tử thường không có đủ electron để lấp đầy lớp vỏ ngoài cùng. Do đó, nguyên tử này ghép đôi với các nguyên tử khác để lấp đầy lớp vỏ ngoài cùng này. Nguyên tử được ghép đôi có thể là cùng một nguyên tố, một nguyên tố khác hoặc một số nguyên tố khác nhau.
