Electronii de valență sunt acei electroni din învelișul exterior al unui anumit atom, al căror număr determină modul în care atomii interacționează între ei. Se spune că un atom are o înveliș închisă atunci când are destui electroni de valență pentru a-l face stabil; când nu sunt suficiente, se spune că are o coajă deschisă. Un atom cu o înveliș deschisă încearcă în mod constant să atingă stabilitate, formând una dintre bazele multor reacții chimice.
Un atom este reactiv sau inert în funcție de câți electroni de valență are. Cei mai reactivi atomi sunt cei care au unul sau doi de pierdut sau cei care au unul sau doi de câștigat pentru a menține stabilitatea. Din acest motiv, gazele nobile – toate care au o înveliș exterioară închisă în natură – sunt inerte din punct de vedere chimic. În general, sunt necesari opt electroni pentru ca un atom să ajungă la stabilitate. Două excepții notabile sunt hidrogenul și heliul, ambele au nevoie de două pentru a face o carcasă închisă.
Afinitatea pentru atomi de a atinge stabilitatea prin câștigarea sau pierderea de electroni de valență oferă o bază pentru două tipuri de legături chimice: legătura ionică și legătura covalentă. Legăturile ionice se formează atunci când un atom „fură” un electron de la altul. Sarea de masă (NaCl) este un exemplu în acest sens. Sodiul (Na) are un electron la care să renunțe. Clorul (Cl), pe de altă parte, are nevoie de unul pentru a fi complet.
Pentru a ajunge la stabilitate, clorul va lua un electron din sodiu. Acest lucru permite ambelor elemente să obțină o carcasă închisă și stabilitate. Rezultatul este că atomul de sodiu devine un ion pozitiv, iar atomul de clor devine un ion negativ. Sarcinile opuse se vor atrage apoi reciproc. Când se află într-o soluție, aceste molecule conduc și electricitatea, deoarece ionii sunt liberi să se miște în soluție.
Apa este un exemplu de atomi care formează o legătură covalentă. Hidrogenul are un atom de câștigat sau de pierdut, iar oxigenul are nevoie de doi pentru a obține stabilitate. În această aplicație, totuși, oxigenul nu fură electronii celor doi atomi de hidrogen. Mai degrabă, oxigenul și cei doi atomi de hidrogen împart electronii, formând o moleculă de apă. Atomii pot folosi, de asemenea, legături covalente pentru a împărtăși electronii cu atomii aceluiași element, cum ar fi într-o moleculă de hidrogen (H2).