Kovalentne sidumine toimub siis, kui kaks või enam aatomit jagavad ühte või mitut elektronipaari. Aatomi tuuma ümber keerlevad elektronide kihid on stabiilsed ainult siis, kui välimisel kihil on määratud arv. Võrrelge seda keemilist omadust kolme jalaga väljaheitega - selleks, et see oleks stabiilne, peab sellel olema vähemalt kolm jalga. Aatomid toimivad samamoodi, kuna stabiilsus sõltub õigest elektronide arvust.
Kaheaatomilised molekulid
Kõige tavalisem kovalentne side esineb kaheaatomilistes molekulides või molekulides, mis koosnevad kahest samast aatomist. Hapnik esineb looduslikult kui O2 ja vesinik (H2) ja kloor (Cl2) ilmuvad looduses samamoodi.
Üksikute elektronide sidemed
Kloor ja vesinik moodustuvad ühe elektronpaari jagamise teel. See tähendab, et iga aatomi äärmises elektronkihis on üks elektron igast aatomipaarist ja see on jagatud kahe aatomi vahel. Metaangaas ehk CH4 moodustub ka ühe elektronsideme kaudu. Igal vesiniku aatomil on süsinikuaatomiga üks elektron. Selle tulemusena on süsinikuaatomi väliskihis stabiilne arv kaheksat elektroni ja igal vesiniku aatomil on üksikus kihis kahe elektroni täielik täiendus.
Topeltelektronisidemed
Kahekordne kovalentne side tekib siis, kui aatomipaarid jagavad omavahel kahte elektroni. Nagu arvata võib, on need ühendid vesinikust või kloorist stabiilsemad, kuna aatomite vaheline side on kaks korda tugevam kui üheelektroonilised kovalentsed sidemed. O2 molekul jagab iga aatomi vahel 2 elektroni, luues väga stabiilse aatomi struktuuri. Selle tulemusel tuleb enne, kui hapnik reageerib mõne muu kemikaali või ühendiga, kovalentne side katkeda. Üks selline protsess on elektrolüüs, vee moodustumine või lagunemine selle keemilisteks elementideks, vesinikuks ja hapnikuks.
Gaasiline toatemperatuuril
Kovalentsel sidumisel moodustunud osakesed on toatemperatuuril gaasilised ja sulamispunktid on äärmiselt madalad. Kui üksiku molekuli aatomite vahelised sidemed on väga tugevad, siis sidemed ühest molekulist teise on väga nõrgad. Kuna kovalentselt seotud molekul on väga stabiilne, pole molekulidel keemilist põhjust üksteisega suhelda. Selle tulemusena jäävad need ühendid toatemperatuuril gaasilises olekus
Elektrijuhtivus
Kovalentselt seotud molekulid erinevad ioonsetest ühenditest muul viisil. Kui ioonse sidemega ühend, näiteks tavaline lauasool (naatriumkloriid, NaCl) lahustatakse vees, juhib vesi elektrit. Ioonsed sidemed lagunevad lahuses ja üksikud elemendid muunduvad positiivselt ja negatiivselt laetud ioonideks. Kuid sideme tugevuse tõttu ei lagune sidemed ioonideks, kui kovalentne ühend on vedelaks jahtunud. Selle tulemusena ei juhi kovalentselt ühendatud ühendi lahus või vedel olek elektrit.