共價鍵

與其一方搶走電子，兩個原子也可以講好共用一對：各出一個電子組成一對共有的電子，兩邊都把它算進自己的滿外層裡。這對坐在兩核之間、同屬雙方的共用電子，就是共價鍵。它是合夥，而非交付，也是鑽石、矽與一切生命分子的鍵。

它形成於電負度相近（且通常都高）的原子之間，多半是非金屬，因為誰都不肯把電子徹底讓出。它的定義特徵是：共價鍵有強烈的方向性，共用電子對坐落在兩原子之間某一特定的空間區域，所以鍵指向確定的方向，並鎖定鍵角。舉例來說，碳的四個鍵向外張開到一個正四面體的四個角、彼此相隔 109.5 度，一種剛硬的幾何承諾。這種方向性，是共價鍵結最具後果的一件事。

因為這些鍵堅持特定的方向與角度，共價固體建出的是開放、低配位的結構，而非緻密堆積。鑽石只填滿 34% 的空間（配位數 4），遠低於最密堆積金屬的 74%，正是因為每個原子只保留四個指向「正確」方向的鄰居。這些剛硬的方向性鍵也讓共價網絡極硬、熔點極高（鑽石是天然最硬的材料），而且因為電子被釘在鍵裡、無法自由遊走，通常導電很差，這正是半導體與絕緣體家族的由來。