化学键连接在一起而形成。这些化学键是电子与质子之间相互吸引的电场力。孤立的分子是稳定实体；但当将不同的分子集聚在一起时，有些种类的分子能够偷取其它分子的电子，造成电荷分离。这种电荷重新分佈会改变整个系统的能量，以及分子内部原子的重新组态。氧化反应是化合价升高，失去电子的反应；还原反应是化合价降低，获得电子的反应。发生这种电子交换事件的反应称为氧化还原反应。在电池里，阳极是发生氧化反应的电极（或者失去电子的电极）；而阴极则是发生还原反应的电极（或者获得电子的电极）。这同样的物理行为可以从原子本身观察出来。