Kovalenta bindningar är den starkaste typen av kemisk bindning och skapas mellan atomer med liknande elektronegativitet. I allmänhet ökar elektronegativiteten till höger om det periodiska systemet och minskar nedåt i tabellen. Elektronegativitet är inte en atomär egenskap, utan uppstår när atomer interagerar med varandra.
Enligt modern atomteori har atomer elektroner som cirkulerar dem i skal som kallas orbitaler. Varje orbital har ett maximalt antal elektroner, och varje atom ”vill” maximera sina elektroner i varje orbital. Ädelgaser är de mest stabila grundämnena eftersom deras elektronorbitaler alla bär det maximala antalet elektroner. De är oförmögna att bilda kovalenta bindningar.
När två eller flera atomer har liknande elektronegativitet är förhållandena mogna för kovalent bindning. Båda atomernas elektronorbitaler söker ett liknande antal andra elektroner för att maximera deras elektronskal. När atomerna förs samman, blandas deras elektronskal och skapar något som kallas ”molekylära orbitaler”, där elektroner vandrar fritt mellan båda atomerna och kretsar kring bådas kärnor. Detta gör kovalent bundna material, såsom diamant och många metaller, ganska ledande. Däremot, jonbindningar, såsom den typ av bindningar som håller ihop natriumklorid (salt), elektroner håller sig till sina respektive atomer, och den övergripande molekylstrukturen är svagare som ett resultat.
Kovalenta bindningar är inte vanliga i livets processer eftersom det tar för mycket energi att bryta isär dem, vilket gör dem för svåra att arbeta med. Beroende på antalet delade elektronpar karakteriseras bindningen som enkel, dubbel, trippel, och så vidare. Några av metallerna med de högsta smältpunkterna, molybden och rhenium, har fyrdubbla bindningar. Fem- och sexdubbla bindningar är ganska sällsynta, och det finns goda skäl att tro att ingenting i det periodiska systemet kan gå utöver sexband.
Som nämnts tidigare är kovalent den starkaste möjliga typen av kemisk bindning. Andra kemiska bindningar inkluderar jonbindningar, vätebindningar och van der Waals-kraften. Det finns många andra typer av sällsynta och exotiska bindningar, men dessa fyra är överlägset vanligast.