Wodór, węgiel i tlen zwykle tworzą wiązania kowalencyjne. Istnieją dwie formy wiązań kowalencyjnych, polarne i niepolarne, w zależności od tego, czy atomy dzielą elektrony równo.
Atomy są stabilne, gdy ich zewnętrzna skorupa elektronów jest pełna. Jeśli powłoka nie jest pełna, atomy reagują z innymi atomami, aby uzyskać, przekazać darowiznę lub współdzielić elektrony. Wiązania kowalencyjne to dzielenie się elektronami; równomierne dzielenie się elektronami prowadzi do niepolarnego wiązania kowalencyjnego. Wiązania niepolarne w większości istnieją między atomami tego samego pierwiastka. Na przykład tlen zawiera sześć elektronów w swojej zewnętrznej powłoce. Aby uzyskać pełną zewnętrzną powłokę ośmiu elektronów, atomy tlenu tworzą wiązania podwójne z innymi atomami tlenu. Ponieważ są to identyczne atomy, dzielą te same cztery elektrony.
Kiedy atomy dwóch różnych pierwiastków współdzielą elektrony, tworzą polarne wiązania kowalencyjne. W polarnych wiązaniach kowalencyjnych współdzielone elektrony spędzają więcej czasu w pobliżu jednego atomu niż drugi, co powoduje nierównomierne dzielenie się i częściowy ładunek na obu atomach w wiązaniu. Woda jest przykładem polarnego wiązania kowalencyjnego. W wodzie tlen dzieli się elektronami z dwoma atomami wodoru. Jednak tlen ma więcej przyciągania współdzielonych elektronów, co daje częściowy ładunek ujemny i pozostawia każdy wod z częściowym dodatnim ładunkiem.
