普通化學/共價鍵
共價鍵形成分子，可以用分子式表示。對於像基本糖（C6H12O6）這樣的化學物質，原子比率有一個共同的倍數，因此實驗式是CH2O。請注意，具有特定實驗式的分子不一定是與相同分子式相同的分子。
共價鍵形成於兩個具有不完整八隅體（即其最外層電子層少於八個電子）的原子之間。它們可以透過共價鍵共享電子。最簡單的例子是水（H2O）。氧有六個價電子（需要八個），而氫各有電子（需要兩個）。氧與氫共享其兩個電子，而氫與氧共享其電子。結果是在氧與每個氫之間形成共價鍵。氧具有完整的八隅體，而氫具有它們各自需要的兩個電子。
當原子相互靠近時，它們的軌道會改變形狀，釋放能量。但是，原子相互靠近的程度有限——太靠近，原子核就會相互排斥。
可以將這種情況想象成一個球滾入山谷。它將在最低點安定下來。由於這種勢能“谷”，每種型別的鍵都有一個特定的鍵長。同樣，還有一種特定的能量（以千焦耳/摩爾（kJ/mol）衡量）需要用於破壞一摩爾物質中的鍵。更強的鍵具有更短的鍵長和更大的鍵能。
共價鍵合的一個有用模型稱為價鍵模型。它指出，當原子為了完成其價電子層（外層電子層）而互相共享電子時，共價鍵就形成了。它們主要形成於非金屬之間。
共價鍵物質的一個例子是氫氣（H2）。單獨的氫原子只有一個電子——它需要兩個電子來完成其價電子層。當兩個氫原子鍵合時，每個原子都與另一個原子共享其電子，使得電子繞兩個原子而不是一個原子運動。現在兩個原子都可以利用兩個電子：它們透過單共價鍵連線，成為穩定的H2分子。
共價鍵還可以形成於其他非金屬之間，例如氯。一個氯原子在其價電子層中有7個電子——它需要8個電子來完成它。兩個氯原子可以共享一個電子，形成一個單共價鍵。它們成為Cl2分子。
氧也可以形成共價鍵，但是，它還需要另外兩個電子來完成其價電子層（它有6個）。兩個氧原子必須共享兩個電子，以完成彼此的電子層，總共共享4個電子。因為共享的電子數量是原來的兩倍，所以這被稱為“雙共價鍵”。雙鍵比單鍵強得多，所以鍵長更短，鍵能更高。
此外，氮有5個價電子（它需要另外3個）。兩個氮原子可以共享3個電子，形成一個透過“三共價鍵”連線的N2分子。三鍵比雙鍵更強。它們具有最短的鍵長和最高的鍵能。
與趨勢相反，碳不會共享四個電子形成四重鍵。原因是，碳中的第四對電子不能物理上足夠靠近以被共享。價鍵模型透過考慮所涉及的軌道來解釋這一點。
回想一下，電子在電子密度雲（軌道）中繞原子核運動。價鍵模型基於這樣一個原理：不同原子上的軌道必須重疊才能形成鍵。軌道可以重疊以形成幾種不同的方式，形成幾種不同的共價鍵。
第一個也是最簡單的重疊型別是兩個s軌道結合在一起。它被稱為σ鍵（σ是“s”的希臘語等價物）。σ鍵也可以形成於兩個p軌道之間，它們相互指向。只要看到單共價鍵，它就以σ鍵的形式存在。當兩個原子透過σ鍵連線時，它們會被緊密地結合在一起，但它們可以像串珠一樣自由旋轉。
第二種同樣重要的重疊型別是兩個平行的p軌道之間。它們不是頭對頭重疊（如σ鍵），而是並排連線，在分子之上和之下形成兩個電子密度區域。這種重疊被稱為π（π，來自“p”的希臘語等價物）鍵。只要看到雙鍵或三鍵，它就以一個σ鍵和一個或兩個π鍵的形式存在。由於π鍵的並排重疊，原子不能像σ鍵那樣相互扭曲。π鍵使分子具有剛性結構。
π鍵比σ鍵弱，因為π鍵的重疊程度較低。因此，兩個單鍵比一個雙鍵更強，斷裂兩個單鍵所需的能量比斷裂一個雙鍵所需的能量更多。
以甲烷分子為例：一個碳原子連線到四個氫原子。每個原子都滿足八隅體規則，每個鍵都是一個單共價鍵。
現在看一下碳的電子構型：1s22s22p2。在它的價層電子中，它有兩個s電子和兩個p電子。這四個電子不可能與四個氫原子形成等效的鍵（每個氫原子都有一個s電子）。我們知道，透過測量鍵長和鍵能，甲烷中的四個鍵是相等的，但碳的電子在兩個不同的軌道中，應該以不同的方式與氫的1s軌道重疊。
為了解決這個問題，發生了雜化。 而不是一個s軌道和三個p軌道，這些軌道混合，形成四個軌道，每個軌道具有25%的s特徵和75%的p特徵。這些雜化軌道被稱為sp3軌道，它們是相同的。觀察
現在這些軌道可以與氫的1s軌道重疊，形成四個等效的鍵。雜化可能涉及具有d軌道的原子，允許高達sp3d2雜化。
- 讀者練習
預測乙烯中碳的雜化電子構型。有多少個σ鍵？有多少個π鍵？
提示：雜化電子只形成σ鍵。π鍵只在p電子之間形成。