Kovalente Bindungen sind die stärkste Art der chemischen Bindung und werden zwischen Atomen mit ähnlicher Elektronegativität erzeugt. Im Allgemeinen nimmt die Elektronegativität rechts vom Periodensystem zu und abwärts des Periodensystems ab. Elektronegativität ist keine atomare Eigenschaft, sondern entsteht, wenn Atome miteinander wechselwirken.
Nach der modernen Atomtheorie werden Atome von Elektronen in Schalen umkreist, die Orbitale genannt werden. Jedes Orbital hat eine maximale Anzahl von Elektronen, und jedes Atom „will“ seine Elektronen in jedem Orbital maximieren. Edelgase sind die stabilsten Elemente, da ihre Elektronenorbitale alle die maximale Anzahl an Elektronen tragen. Sie sind nicht in der Lage, kovalente Bindungen zu bilden.
Wenn zwei oder mehr Atome eine ähnliche Elektronegativität aufweisen, sind die Bedingungen für eine kovalente Bindung reif. Die Elektronenorbitale beider Atome suchen nach einer ähnlichen Anzahl anderer Elektronen, um ihre Elektronenhüllen zu maximieren. Wenn die Atome zusammengebracht werden, vermischen sich ihre Elektronenhüllen und bilden sogenannte „Molekülorbitale“, in denen Elektronen frei zwischen beiden Atomen wandern und die Kerne beider umkreisen. Dies macht kovalent gebundene Materialien wie Diamant und viele Metalle ziemlich leitfähig. Im Gegensatz dazu halten ionische Bindungen, wie die Art von Bindungen, die Natriumchlorid (Salz) zusammenhalten, Elektronen an ihren jeweiligen Atomen und die gesamte Molekülstruktur ist dadurch schwächer.
Kovalente Bindungen sind in den Prozessen des Lebens nicht üblich, weil es zu viel Energie kostet, sie aufzulösen, was es zu schwierig macht, mit ihnen zu arbeiten. Abhängig von der Anzahl der gemeinsamen Elektronenpaare wird die Bindung als Einfach-, Doppel-, Dreifachbindung usw. charakterisiert. Einige der Metalle mit den höchsten Schmelzpunkten, Molybdän und Rhenium, haben Vierfachbindungen. Fünf- und Sechsfachbindungen sind ziemlich selten, und es gibt gute Gründe zu der Annahme, dass nichts im Periodensystem über eine Sechsfachbindung hinausgehen kann.
Wie bereits erwähnt, ist kovalent die stärkste Art der chemischen Bindung. Andere chemische Bindungen umfassen Ionenbindungen, Wasserstoffbrückenbindungen und die Van-der-Waals-Kraft. Es gibt viele andere Arten seltener und exotischer Anleihen, aber diese vier sind bei weitem die häufigsten.