Kovalent binding, er binding mellom to atomer i et molekyl som skyldes deling av elektronene i molekylet. Det finnes tre modeller som beskriver bindingen nærmere.
Deling av elektronpar
I en kovalent binding mellom to atomer deler atomene ett eller flere elektronpar. Et eksempel er bindingen mellom de to hydrogenatomene i hydrogenmolekylet, H2. Hvert hydrogenatom bidrar med ett elektron til bindingen; H· + ·H → H : H.
Frastøtning mellom elektronpar
Dette er en videreutvikling av forestillingen om at elektronene i et atom er ordnet i par. Vi antar dessuten at et atom kan maksimalt være omgitt av fire par dvs 8 elektroner (kalles åtteregelen eller oktettregelen).
Vi kan se på et eksempel. Atomene i siste halvdel av første periode i grunnstoffenes periodesystem er: karbon (C), nitrogen (N), oksygen (O), fluor (F) og neon (Ne). Et C-atom har 4 elektroner i det ytterste skallet, N har 5, O 6, F 7 og Ne 8 elektroner. Vi tenker oss at de kan plasseres i fire grupper kalt orbitaler. Dessuten da elektronene er elektrisk ladet vil de frastøte hverandre. De fire orbitalene er derfor ordnet som hjørnene i et tetraeder.
I C er det ett elektron i hver orbital. I CH4-molekylet bidrar C med ett elektron i hver orbital. Det gjør også hvert H. I CH4-molekylet er det følgelig fire fylte orbitaler orientert som hjørnene i et tetraeder. Derfor CH4-molekylet denne formen. Bruker vi samme fremgangsmåte for NH3-molekylet finner vi at molekylet er pyramidalt med et ledig elektronpar på toppen. Samme fremgangsmåte gir som resultat at et vannmolekyl, H2O, er vinklet og ikke lineært.
Beregninger av geometrien
Takket være dagens datamaskiner er det i dag mulig å beregne geometrien av enkle molekyler tilnærmet eksakt fra Schrödingerligningen.