Molekulare Verbindungen haben niedrige Schmelz- und Siedepunkte. Sie leiten den Strom schlecht und sind in Wasser unlöslich, aber in organischen Verbindungen wie Alkohol und Ether löslich. Molekulare Verbindungen werden durch die gemeinsame Nutzung von Elektronenpaaren zwischen Atomen gebildet.
Die durch die gemeinsame Nutzung von Elektronen gebildeten Bindungen werden als kovalente Bindungen bezeichnet. Molekulare Verbindungen können eine einfache, doppelte oder eine dreifache kovalente Bindung aufweisen, abhängig von der Anzahl der Elektronenpaare, die zwischen den die Bindung bildenden Atomen geteilt werden.
Die kovalenten Bindungen zwischen Atomen in einer molekularen Verbindung sind stark, und dies führt zu spezifischen Formen von Molekülen in kovalenten Verbindungen. Ein Wasserstoffmolekül entsteht, wenn sich zwei Wasserstoffatome ein Elektronenpaar teilen, um das Elektronenduplett in der äußersten Schale zu vervollständigen.
Ein Sauerstoffmolekül entsteht, wenn sich zwei Sauerstoffatome ein Elektronenpaar teilen. Sauerstoff hat die Ordnungszahl 8 und in seiner äußersten Schale sechs Valenzelektronen. Um die äußere Hülle mit acht Elektronen zu vervollständigen, benötigt das Sauerstoffatom zwei Elektronen. Die beiden Sauerstoffatome teilen sich ein Elektronenpaar und bilden eine einzelne kovalente Bindung. Somit erhalten beide Sauerstoffatome die stabile Oktettelektronenkonfiguration.
Auf ähnliche Weise entsteht ein Stickstoffmolekül, wenn zwei Stickstoffatome drei Elektronenpaare teilen, um eine dreifache kovalente Bindung zwischen den beiden Stickstoffatomen zu bilden.