Wiązanie kowalencyjne to wiązanie chemiczne pomiędzy dwoma atomami niemetali. Przykładem może być woda, gdzie wodór (H) i tlen (O) łączą się, aby utworzyć (H2O). Pełna powłoka zewnętrzna ma zazwyczaj osiem elektronów, lub dwa w przypadku wodoru lub helu. Elektrony walencyjne to elektrony trzymane stosunkowo luźno w zewnętrznej powłoce atomu. Struktura powłok elektronowych jest określona przez mechanikę kwantową.)
O liczbie elektronów w atomie decyduje liczba protonów w atomie. Elektrony krążą po orbitach wokół jąder atomowych i są jakby rozmytymi ścieżkami orbitalnymi wokół jądra atomowego. Pierwsza warstwa ma do dwóch elektronów. Kolejne warstwy zawierają zwykle do ośmiu elektronów. Wiązania kowalencyjne są tworzone przez atomy dzielące się elektronami walencyjnymi.
Jeśli na przykład atom miał dziewięć elektronów, pierwsze dwa orbitują bardzo blisko jądra, następne siedem orbituje trochę dalej. Zewnętrzne siedem elektronów jest mniej ciasno trzymanych niż wewnętrzne dwa elektrony, ponieważ są one dalej od dodatnio naładowanego jądra. Jeśli ten atom zbliży się do innego atomu, z luźno trzymanym elektronem w jego zewnętrznej powłoce, nowy orbital stanie się dostępny dla tego luźno trzymanego elektronu. Ten nowy orbital jest związany z obydwoma jądrami atomowymi i ma niższy poziom energetyczny niż oryginalny orbital elektronowy. Elektron może spontanicznie przeskoczyć na niego i wyemitować foton z nadwyżką energii. Teraz mamy elektron krążący wokół obu atomów, co powoduje, że atom, który dostarczył elektron ma mały ładunek dodatni netto, a drugi atom ma mały ładunek ujemny netto. Te dwa atomy są teraz trzymane razem przez elektromagnetyczną siłę przyciągania pomiędzy ładunkami dodatnimi i ujemnymi. To jest nazywane wiązaniem kowalencyjnym. Aby złamać tę więź potrzebuje taką samą ilość energii, jak został zwolniony, gdy it was formed.
Cząsteczka wody składa się z jednego atomu tlenu i dwóch atomów wodoru trzymane razem przez wiązanie kowalencyjne. W tym przypadku atom tlenu dzieli jeden elektron z każdym atomem wodoru. Oznacza to, że atom tlenu ma mały ładunek dodatni netto, a atom wodoru ma mały ładunek ujemny netto. W rezultacie atomy tlenu i wodoru przyciągają się wzajemnie dzięki sile elektromagnetycznej. Z tego powodu cząsteczka wody jest cząsteczką polarną: jej ładunek nie jest równomiernie rozłożony.
.