Covalente bindingen worden directionele bindingen genoemd omdat de elektronenparen die de bindingen vormen zich in specifieke ruimtegebieden tussen de atomen bevinden. Dit in tegenstelling tot metaalbindingen, waarbij de elektronen gedelokaliseerd zijn en vrij door het metaalrooster kunnen bewegen.

De directionaliteit van covalente bindingen is te wijten aan het feit dat de atomaire orbitalen die elkaar overlappen om de bindingen te vormen, specifieke vormen hebben. S-orbitalen zijn bijvoorbeeld bolvormig, p-orbitalen zijn haltervormig en d-orbitalen hebben complexere vormen. Wanneer deze orbitalen elkaar overlappen, vormen ze elektronenparen die geconcentreerd zijn in de overlappende gebieden.

De directionaliteit van covalente bindingen heeft belangrijke gevolgen voor de eigenschappen van moleculen. Het bepaalt bijvoorbeeld de hoeken en lengtes van de bindingen, en het beïnvloedt ook de algehele vorm van het molecuul. De directionaliteit van covalente bindingen is ook essentieel voor het begrijpen van chemische reacties, omdat deze bepaalt hoe atomen zich kunnen binden om nieuwe moleculen te vormen.

Hier zijn enkele voorbeelden van hoe de directionaliteit van covalente bindingen de eigenschappen van moleculen beïnvloedt:

* Hefhoeken: De bindingshoek tussen twee atomen wordt bepaald door de overlap van hun atomaire orbitalen. In een watermolecuul is de H-O-H-bindingshoek bijvoorbeeld 104,5 graden, omdat de p-orbitalen van het zuurstofatoom op een tetraëdrische manier overlappen met de s-orbitalen van de waterstofatomen.

* Bondlengtes: De bindingslengte tussen twee atomen wordt bepaald door de afstand tussen hun atoomkernen. De lengte van de binding wordt beïnvloed door de grootte van de atomen en de sterkte van de binding. De C-C-bindingslengte in ethaan is bijvoorbeeld 1,54 Å, terwijl de C-C-bindingslengte in ethyleen 1,34 Å is. Dit verschil in bindingslengte is te wijten aan het feit dat de C-C-binding in ethaan een enkele binding is, terwijl de C-C-binding in ethyleen een dubbele binding is.

* Moleculaire vorm: De moleculaire vorm van een molecuul wordt bepaald door de rangschikking van zijn atomen en de richting van zijn covalente bindingen. Het watermolecuul is bijvoorbeeld een gebogen molecuul vanwege de tetraëdrische rangschikking van zijn atomen. Het methaanmolecuul is een tetraëdrische molecuul vanwege de tetraëdrische opstelling van de p-orbitalen van het koolstofatoom.

De directionaliteit van covalente bindingen is een fundamentele eigenschap van moleculen die een diepgaande invloed heeft op hun eigenschappen en gedrag.