De binding die twee waterstofatomen verbindt in een waterstofgasmolecuul is een klassieke covalente binding. De binding is gemakkelijk te analyseren omdat de waterstofatomen elk slechts één proton en één elektron hebben. De elektronen bevinden zich in de enkele elektronenschil van het waterstofatoom, waarin ruimte is voor twee elektronen.

Omdat de waterstofatomen identiek zijn, kan geen van beide het elektron uit de andere halen om zijn elektronenschil te voltooien en een ionische binding te vormen. Als gevolg hiervan delen de twee waterstofatomen de twee elektronen in een covalente binding. De elektronen brengen het grootste deel van hun tijd door tussen de positief geladen waterstofkernen, waardoor ze beide worden aangetrokken tot de negatieve lading van de twee elektronen.

TL; DR (te lang; niet gelezen)

Moleculen waterstofgas bestaan ​​uit twee waterstofatomen in een covalente binding. Waterstofatomen vormen ook covalente bindingen in andere verbindingen, zoals in water met een zuurstofatoom en in koolwaterstoffen met koolstofatomen. In het geval van water kunnen de covalent gebonden waterstofatomen extra intermoleculaire waterstofbindingen vormen die zwakker zijn dan de covalente moleculaire bindingen. Deze bindingen geven water een aantal van zijn fysieke kenmerken.

Covalente bindingen in water

De waterstofatomen in het H _{2O-watermolecuul vormen dezelfde soort covalente binding als in waterstofgas, maar met het zuurstofatoom. Het zuurstofatoom heeft zes elektronen in zijn buitenste elektronenschil, die plaats biedt aan acht elektronen. Om de schaal te vullen, deelt het zuurstofatoom de twee elektronen van de twee waterstofatomen in een covalente binding.}

Naast de covalente binding vormt het watermolecuul extra intermoleculaire bindingen met andere watermoleculen. Het watermolecuul is een polaire dipool, wat betekent dat het ene uiteinde van het molecuul, het zuurstofuiteinde, negatief wordt geladen en het andere uiteinde met de twee waterstofatomen een positieve lading heeft. Het negatief geladen zuurstofatoom van één molecuul trekt één van de positief geladen waterstofatomen van een ander molecuul aan, en vormt een dipool-dipool waterstofbrug. Deze binding is zwakker dan de covalente moleculaire binding, maar het houdt de watermoleculen bij elkaar. Deze intermoleculaire krachten geven waterspecifieke kenmerken zoals een hoge oppervlaktespanning en een relatief hoog kookpunt voor het molecuulgewicht.

Koolstof en waterstof Covalente banden

Koolstof heeft vier elektronen in zijn buitenste elektron schelp, die plaats biedt aan acht elektronen. Als gevolg hiervan deelt koolstof in één configuratie vier elektronen met vier waterstofatomen om de schaal ervan in een covalente binding te vullen. De resulterende verbinding is CH _{4, methaan.}

Hoewel methaan met zijn vier covalente bindingen een stabiele verbinding is, kan koolstof andere bindingconfiguraties met waterstof en andere koolstofatomen binnengaan. De vier buitenste elektronenconfiguratie maakt het mogelijk dat koolstof moleculen vormt die de basis vormen van veel complexe verbindingen. Al dergelijke obligaties zijn covalente obligaties, maar ze laten koolstof grote flexibiliteit toe in zijn verbindingsgedrag.

Covalente obligaties in koolstofketens

Wanneer koolstofatomen covalente bindingen vormen met minder dan vier waterstofatomen, extra binding elektronen worden achtergelaten in de buitenste schil van het koolstofatoom. Twee koolstofatomen die covalente bindingen vormen met drie waterstofatomen, kunnen bijvoorbeeld elk een covalente binding met elkaar vormen, waarbij ze hun enkele overblijvende bindingselektronen delen. Die verbinding is ethaan, C _{2H <6>.}

Evenzo kunnen twee koolstofatomen elk met twee waterstofatomen binden en een dubbele covalente binding met elkaar vormen, waarbij hun vier overgebleven elektronen daartussen worden gedeeld . Die verbinding is ethyleen, C, 2H4, 4. In acetyleen, C _{2H 2 vormen de twee koolstofatomen een drievoudige covalente binding en een enkele binding met elk van de twee waterstofatomen. In deze gevallen zijn slechts twee koolstofatomen betrokken, maar de twee koolstofatomen kunnen gemakkelijk slechts enkele bindingen met elkaar behouden en de rest gebruiken om zich te binden met extra koolstofatomen.}

Propaan, C _{3H < sub> 8, heeft een keten van drie koolstofatomen met enkele covalente bindingen daartussen. De twee eindkoolstofatomen hebben een enkele binding met het middelste koolstofatoom en drie covalente bindingen met elk drie waterstofatomen. Het middelste koolstofatoom heeft banden met de andere twee koolstofatomen en twee waterstofatomen. Zo'n keten kan veel langer zijn en vormt de basis voor veel van de complexe organische koolstofverbindingen die in de natuur worden gevonden, allemaal gebaseerd op dezelfde soort covalente binding die twee waterstofatomen verbindt.}