化学键把原子连接为较稳定的化学结构，金属键与金属中离域电子的集体作用有关_化学键与分子结构

成键轨道的占据有助于降低系统能量。反键轨道的电子占据可能削弱化学键。杂化并不是原子轨道在实验中被机械混合。四面体结构对应四个近似等价的成键方向。水分子因电子结构而具有弯曲几何形状。二氧化碳分子在常见气态下呈线形结构。氨分子的孤对电子影响其空间几何形状。价层电子对互斥模型用于预测部分分子形状。

苯的碳碳键不能简单视为固定单双键交替。芳香性与特定环状离域电子结构有关。氢键涉及特定供体和受体之间的相互作用。氢键通常弱于分子内部的普通共价键。氢键可以发生在分子之间或同一分子内部。水的许多特殊性质与氢键网络有关。范德华作用广泛存在于原子和分子之间。色散作用来自电子分布的瞬时关联涨落。

键长表示成键原子核之间的平衡距离。键能反映断开特定化学键所需的能量。断键通常需要能量而成键通常释放能量。反应热取决于断键与成键能量变化的总和。单键双键三键具有不同的电子结构特征。更高键级通常对应更短更强的同类化学键。配位键中共享电子对最初由一个原子提供。配位键形成后并不必然具有特殊弱键性质。

孤对电子也会影响周围化学键的空间排列。分子极性由键极性和空间结构共同决定。具有极性键的分子不一定具有永久偶极矩。对称结构可能使各个键偶极矩相互抵消。共振结构用于共同描述单一电子结构。分子不会在不同共振式之间来回机械切换。离域电子可以分布在多个相邻原子之间。