Atomit yhdistyvät antamalla ja hyväksymällä negatiivisesti varautuneita elektroneja, muodostaen ionisidoksen tai jakamalla elektroneja muodostaen kovalenttisen sidoksen. Tyypillisesti ionisidokset muodostuvat metallien ja ei-metallien välille, kun taas kovalenttiset sidokset muodostuvat vain ei-metallien välille. Atomin hapetusluku edustaa elektronien lukumäärää, jonka se on antanut, hyväksynyt tai jakanut muiden atomien kanssa, ja se on positiivinen, kun se on menettänyt tai jakanut elektroneja, ja negatiivinen, kun se on hankkinut tai jakanut toisen atomin elektroneja.
Alun perin hapettuminen tarkoitti yhdistämistä hapen kanssa; päinvastainen prosessi, hapen poisto, tunnettiin pelkistyksenä. Esimerkiksi kun kalsium yhdistyy hapen kanssa, happi poistaa kalsiumista kaksi elektronia, jolloin varaus on -2, jolloin kalsiumille tulee varaus +2. Ionisidos on muodostunut; kalsium on hapetettu ja happi vähentynyt, jolloin niiden hapetusluvut ovat +2 ja -2. Kovalenttinen sidos sisältää myös hapetuksen ja pelkistymisen: veden muodostamiseksi kaksi vetyatomia yhdistyy yhteen happiatomiin, joista jokainen jakaa elektronin sen kanssa. Kahden vetyatomin hapetusluvut ovat kumpikin +1 ja happiatomi -2.
Hapettumisen ei tarvitse sisältää happea; Nykyään hapettuminen tarkoittaa yksinkertaisesti elektronien häviämistä ja pelkistymistä, elektronien lisääntymistä. Yleensä jaksollisen järjestelmän vasemmassa alakulmassa olevilla elementeillä on suurin taipumus menettää elektroneja, kun taas oikeassa yläkulmassa olevilla elementeillä on suurin taipumus saada elektroneja. Hapella on vahva taipumus poistaa elektroneja muista elementeistä, ja siksi se on hapettava aine; muut elementit voivat kuitenkin myös hapettua. Esimerkiksi fluori on vielä voimakkaampi hapettava aine.
Hapen hapetusluku on yleensä -2, mutta monilla elementeillä voi olla useampi kuin yksi mahdollinen hapetusluku. Raudalla se voi olla +2 tai +3, kun taas vedyllä se on +1 yhdistettynä ei-metallien kanssa, kuten vedessä (H2O), mutta -1 yhdistettynä metalleihin, kuten natriumhydridissä (Na +H-) , jossa se hyväksyy elektronin. Typen hapetusluku voi vaihdella välillä -3 -+5. Ioniyhdisteen ionien hapetusluvut vastaavat ionien varauksia, kun taas yhdisteen atomien yhteenlasketut summat ovat aina nolla.
Elementit voivat yhdistää muodostaen ioneja, joilla on kokonaishapetusluku. Esimerkiksi rikkiatomi voi yhdistyä neljän happiatomin kanssa muodostaen sulfaattiryhmän (SO42-), jonka hapetusluku on -2. Ammoniakki, typen ja vedyn yhdiste, jolla on kaava NH3, voi yhdistyä toisen vetyatomin kanssa muodostaen ammoniumryhmän NH4 +, jonka hapetusluku on +1. Tämä käyttäytyy kuin metalli ja muodostaa ionisia yhdisteitä, kuten ammoniumsulfaattia ((NH4+) 2SO42-), jossa kaksi ammoniumryhmää yhdistyy yhteen sulfaattiryhmään.