A formação de substâncias ocorre através da ligação entre átomos de um ou mais elementos químicos. Deve-se entender que os átomos ligam-se entre si com o objetivo de alcançarem estabilidade, ou seja, possuírem 8 elétrons em sua Camada de Valência (a camada mais externa de sua eletrosfera). Existem três tipos de substâncias quanto à classificação do tipo de ligação entre os átomos:
Substâncias iônicas: Formadas através de ligações iônicas. Conduzem a corrente elétrica somente no estado líquido. São compostas por átomos de metais e ametais, ou metais e hidrogênio. Possuem altas temperaturas de fusão e ebulição.
Substâncias moleculares: Formadas através de ligações covalentes. Não conduzem corrente elétrica. São compostas por átomos de ametais, ou ametais e hidrogênio. Possuem temperaturas de fusão e ebulição mais baixas.
Substâncias metálicas: Formadas através de ligações metálicas. Conduzem corrente elétrica nos estados sólido e líquido. São compostas por átomos do mesmo elemento metálico. Possuem altas temperaturas de fusão e ebulição. São facilmente transformados em fios ou lâminas.
As ligações iônicas são caracterizadas pela doação de elétrons por um átomo e o recebimento destes por um outro, o que faz com que se criem íons. A tendência é de que o ametal (ou hidrogênio) receba elétrons, doados por um átomo de metal. Dessa maneira, ambos os átomos alcançam estabilidade. Vamos observar alguns exemplos: Um átomo de sódio (Na) pode ligar-se a um átomo de cloro (Cl) através da ligação iônica. Como o sódio está na primeira coluna da tabela periódica, possui 1 elétron em sua Camada de Valência, logo pode doar este elétron e tornar-se estável (torna-se também um íon positivo). Como o cloro está na décima sétima coluna da tabela, possui 7 elétrons em sua Camada de Valência, logo recebendo o elétron doado pelo sódio também torna-se estável (torna-se também um íon negativo). Assim, forma-se o composto iônico (não deve ser confundido com molécula) NaCl. O mesmo processo pode ocorrer com mais de dois átomos. O cálcio (2 elétrons na última camada), por exemplo, pode doar dois elétrons para dois átomos de flúor (7 átomos na última camada), um para cada. Assim, os três átomos tornam-se estáveis, formando o composto CaF2.
As ligações covalentes são caracterizadas pelo compartilhamento de elétrons entre átomos, de maneira que eles se tornem estáveis. Um exemplo é a molécula O2, que atinge a estabilidade através do compartilhamento de 4 elétrons (cada átomo contribui com 2) entre os dois átomos de oxigênio (que possui 6 elétrons na Camada de Valência). Os dois elétrons compartilhados por um átomo somam-se aos 6 do outro, completando o octeto e provocando a estabilidade. Outro exemplo é a molécula da água, H2O, em que o átomo de oxigênio compartilha 2 elétrons com cada átomo de hidrogênio (que possui 1 elétron na Camada de Valência e é uma exceção à Regra do Octeto, atingindo estabilidade com somente dois elétrons na última camada). 1 elétron compartilhado pelo oxigênio soma-se a cada átomo de hidrogênio, enquanto o átomo de oxigênio soma aos seus 6 elétrons 1 elétron compartilhado por cada átomo de hidrogênio. O número de ligações covalentes de uma molécula refere-se à quantidade de pares de elétrons compartilhados.
As ligações metálicas são caracterizadas pela aglomeração de átomos de um mesmo elemento químico e a liberdade de movimentação dos elétrons por essa massa metálica. Frequentemente é usado o termo "mar de elétrons" para se referir à grande quantidade dessas partículas em volta de uma substância metálica. As fórmulas de substâncias metálicas não apresentam a quantidade de átomos, já que não existe um número fixo para cada elemento metálico. Utiliza-se na fórmula somente o símbolo do elemento químico (Ouro - Au, Prata - Ag, Ferro - Fe, etc...). A mistura dessas substâncias dá origem às chamadas ligas metálicas, sendo muito utilizadas no nosso dia a dia. Algumas ligas importantes são o ouro 18 quilates, o bronze, o latão e o aço.
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