È utile classificare i legami che tengono uniti gli atomi nei composti chimici e nei cristalli in tre tipi – ionico, covalente e metallico.
Come dice il nome, il legame ionico è dovuto alle attrazioni tra ioni con carica positiva e negativa. Alcuni atomi non sono in grado di conservare tutti i loro elettroni in competizione con altri atomi avidi di elettroni.
In queste condizioni perdono alcuni elettroni formando cationi, ioni con una carica positiva; gli atomi avidi di elettroni guadagnano elettroni per diventare anioni, ioni con una carica negativa.
Gli ioni ottusamente carichi si attraggono l’un l’altro formando legami ionici. La disposizione ottimale è quella che circonda ogni ione carico con diversi ioni con carica opposta.
Quando i diversi atomi sono quasi uguali concorrenti per gli elettroni, nessuno può prenderne uno in più dall’altro, e così tali atomi si legano insieme condividendo gli elettroni. Questo tipo di legame è chiamato legame covalente. Tiene insieme due partner in una disposizione geometrica molto precisa. I due atomi legati possono essere pensati come un ellissoide con i nuclei ai due fuochi.
Gruppi discreti di atomi legati covalentemente si trovano in molti minerali. Questi di solito hanno una carica negativa netta e sono chiamati gruppi anionici o ioni poliatomici. Un esempio è lo ione fosfato in cui quattro atomi di ossigeno circondano un atomo di fosforo centrale; l’intera unità si comporta come un anione con una carica di -3.
Molti di questi gruppi formano la base per i comuni schemi di classificazione dei minerali (Dana, Strunz) si legano insieme per condivisione di elettroni, ma in questi composti gli elettroni sono condivisi tra un gran numero di atomi e sono essenzialmente liberi di muoversi da atomo ad atomo attraverso il materiale. Questo tipo di legame è più debole. Le forze di taglio possono far scivolare gli atomi l’uno rispetto all’altro e poi legarsi nuovamente nella nuova posizione. Questo spiega il legame di molti metalli. Il flusso relativamente libero di elettroni spiega la conduttività elettrica e termica dei metalli.