比較化学
周期表では、最も外側に8つの電子を持つ元素が、希ガス（グループ18）と呼ばれるグループを形成します。要素の反応性。 4つの電子を持つ炭素グループ要素（グループ14）は、中間の位置を占めます。グループ14の左側の元素は、原子価殻内の電子が4つ未満であり、それらを失って（負の電荷で）正に帯電したイオンになる傾向があります。これは、元素の記号と上付き文字で表され、料金;そのような元素は金属と呼ばれます。非金属（ホウ素を除く）は、グループ14の右側のグループにあります。それぞれの最外殻には4つ以上の電子があり、電子を獲得してオクテットを完成させる傾向があり、負に帯電したイオンを形成します。
化学反応は、原子間の電子交換から生じます。一般に、金属がその少数の価電子を非金属に失うと、結果として生じる反対に帯電したイオンが互いに引き付けられ、イオン結合または電気価として分類される結合を形成します。どちらも実際には化学反応で価電子を失うことができない2つの非金属は、それにもかかわらず、いわゆる共有結合が生じるような方法でそれらをペアで共有する可能性があります。金属原子は、第3のタイプの結合で互いに結合し、電気を通すことができるように価電子を放出します。
4つの価電子を持つすべての炭素族原子は、非金属原子と共有結合を形成します。炭素とシリコンは電子を失ったり獲得したりして遊離イオンを形成することはできませんが、ゲルマニウム、スズ、鉛は金属イオンを形成しますが、2つの正電荷があるだけです。炭素族原子の中で最も金属性の高い鉛でさえ、実際には4つの価電子すべてを失うことはありません。それぞれが除去されると、残りは増加した正電荷によってより強く保持されるためです。共有結合とイオン（電子）結合の区別は化学者にとって便利な問題であることが多く、分子内の実際の結合構造は非常に複雑である可能性があるため、代わりに要素の電子の総数を数えるだけで役立つことがよくあります。結合の性質に関係なく、結合の獲得または喪失。この数は、元素の酸化数または酸化状態と呼ばれます。多くの元素には複数の酸化状態があり、それぞれの酸化状態は異なる化合物に見られます。元素の酸化状態は、通常、化合物の元素名に続くローマ数字で表されます。たとえば、鉛（II）は、+ 2酸化状態の鉛を意味します。別の表現システムでは、要素名の後にアラビア数字を使用します。したがって、+ 2状態の鉛はlead（+2）と表記されます。元素の化学記号を使用すると、酸化状態はPb2 +のように上付き文字として記述できます。化合物がイオン性である場合、酸化状態は実際のイオン電荷でもあります。共有結合は一般に、特定のさまざまな方法で軌道（ほとんどの場合、s、p、およびd軌道のみ）の相互作用によって形成されると見なされます。最も一般的なものはシグマ結合とパイ結合と呼ばれ、それぞれσとπと書かれています。シグマ結合は結合の軸に関して対称ですが、パイ結合は対称ではありません。炭素基の元素の化合物には、シグマ結合とパイ結合、およびイオン結合の例があります。