Τα ηλεκτρόνια σθένους είναι εκείνα τα ηλεκτρόνια στο εξωτερικό περίβλημα ενός δεδομένου ατόμου, ο αριθμός των οποίων καθορίζει τον τρόπο με τον οποίο τα άτομα αλληλεπιδρούν μεταξύ τους. Ένα άτομο λέγεται ότι έχει κλειστό κέλυφος όταν έχει αρκετά ηλεκτρόνια σθένους για να το κάνει σταθερό. όταν δεν υπάρχουν αρκετά, λέγεται ότι έχει ανοιχτό κέλυφος. Ένα άτομο με ανοιχτό κέλυφος προσπαθεί συνεχώς να φτάσει στη σταθερότητα, αποτελώντας ένα από τα θεμέλια πολλών χημικών αντιδράσεων.
Ένα άτομο είναι αντιδραστικό ή αδρανές ανάλογα με το πόσα ηλεκτρόνια σθένους έχει. Τα πιο αντιδραστικά άτομα είναι αυτά που έχουν ένα ή δύο να χάσουν ή αυτά που έχουν ένα ή δύο να κερδίσουν για να διατηρήσουν τη σταθερότητα. Για αυτόν τον λόγο, τα ευγενή αέρια — όλα από τα οποία έχουν κλειστό εξωτερικό κέλυφος στη φύση — είναι χημικά αδρανή. Γενικά, χρειάζονται οκτώ ηλεκτρόνια για να φτάσει ένα άτομο σε σταθερότητα. Δύο αξιοσημείωτες εξαιρέσεις είναι το υδρογόνο και το ήλιο, τα οποία χρειάζονται δύο για να φτιάξουν ένα κλειστό κέλυφος.
Η συγγένεια με τα άτομα να επιτύχουν σταθερότητα με την απόκτηση ή την απώλεια ηλεκτρονίων σθένους παρέχει τη βάση για δύο τύπους χημικών δεσμών: τον ιοντικό και τον ομοιοπολικό δεσμό. Οι ιοντικοί δεσμοί σχηματίζονται όταν ένα άτομο «κλέβει» ένα ηλεκτρόνιο από ένα άλλο. Το επιτραπέζιο αλάτι (NaCl) είναι ένα παράδειγμα αυτού. Το νάτριο (Na) έχει ένα ηλεκτρόνιο να εγκαταλείψει. Το χλώριο (Cl), από την άλλη πλευρά, χρειάζεται ένα για να είναι πλήρες.
Για να επιτευχθεί σταθερότητα, το χλώριο θα πάρει ένα ηλεκτρόνιο από το νάτριο. Αυτό επιτρέπει και στα δύο στοιχεία να επιτύχουν κλειστό κέλυφος και σταθερότητα. Το αποτέλεσμα αυτού είναι ότι το άτομο νατρίου γίνεται θετικό ιόν και το άτομο χλωρίου γίνεται αρνητικό ιόν. Τα αντίθετα φορτία θα έλκονται τότε το ένα το άλλο. Όταν βρίσκονται σε διάλυμα, αυτά τα μόρια αγώγουν επίσης ηλεκτρισμό, καθώς τα ιόντα είναι ελεύθερα να κυκλοφορούν στο διάλυμα.
Το νερό είναι ένα παράδειγμα ατόμων που σχηματίζουν ομοιοπολικό δεσμό. Το υδρογόνο έχει ένα άτομο να κερδίσει ή να χάσει και το οξυγόνο χρειάζεται δύο για να επιτευχθεί σταθερότητα. Σε αυτή την εφαρμογή, ωστόσο, το οξυγόνο δεν κλέβει τα ηλεκτρόνια από τα δύο άτομα υδρογόνου. Μάλλον, το οξυγόνο και τα δύο άτομα υδρογόνου μοιράζονται τα ηλεκτρόνια, σχηματίζοντας ένα μόριο νερού. Τα άτομα μπορούν επίσης να χρησιμοποιήσουν ομοιοπολικούς δεσμούς για να μοιραστούν ηλεκτρόνια με άτομα του ίδιου στοιχείου, όπως σε ένα μόριο υδρογόνου (Η2).