化合物
ある化合物が、化学反応によって別の化合物と相互作用することで、その化学組成を変換することができる。この過程では、相互作用するそれぞれの化合物で原子間の結合が切断され、その後、原子間に新しい結合が再形成される。概念的にこの反応は、AB + CD → AD + CB と記述することができる。ここで、A、B、C および D は、それぞれ固有の原子であり、AB、AD、CD および CB は、それぞれ固有の化合物である。
化合物は、さまざまな種類の結合や力によってつなぎ合っている。化合物内における結合の種類の違いは、その化合物に含まれる元素の種類に依存する。
ロンドン分散力は、分子間力の中で最も弱い力である。これは、隣接する2つの原子の電子が一時的に双極子を形成するように配置されたときに生じる一時的な引力である。また、ロンドン分散力は、非極性物質(英語版)を凝縮して液体にしたり、さらに環境の温度によって凍結した固体状態にする役割も担っている。
共有結合は、分子結合とも呼ばれ、2つの原子の間で電子が共有されるものである。この形式の結合は、主に元素周期表で近い位置にある元素の間で起こるほか、一部の金属と非金属の間でも見られる。こうした現象は、この結合の機構に起因するものである。周期表で近い位置にある元素は、電子に対する親和力が似ている、すなわち電気陰性度が似ている傾向がある。どちらの元素も電子を供与したり獲得したりする親和性が強くないため、電子を共有することになり、両方の元素がより安定したオクテットを持つようになる。
イオン結合は、元素間で価電子が完全に移動することで起こる結合である。共有結合とは反対に、この化学結合は互いに逆荷電した2つのイオンを生成する。イオン結合をする金属元素は通常、価電子を失って、正電荷を持つ陽イオンとなる。一方、非金属元素は金属から電子を獲得して、負電荷を持つ陰イオンとなる。前記のようにイオン結合は、電子供与体(通常は金属)と電子受容体(通常は非金属)の間で起こる。
水素結合は、電気陰性度が大きな原子に結合した水素原子が、相互作用する双極子または電荷を通じて、別の陰性原子と静電的な結合を形成することで起こる。
Robert Siegfried (1 October 2002), From elements to atoms: a history of chemical composition, American Philosophical Society, ISBN 978-0-87169-924-4