English for

 
Figure 6.
Electrons typically fill the outermost shells of elements. They can do this by 
either giving or receiving electrons from other elements
5
. 
1.2 Reading Resource #3:
Ionic Bonds 
Ionic, covalent, hydrogen bonds, and van der Waals interactions are the four different kinds of bonds 
and interactions. Strong interactions like ionic and covalent bonds need more energy to break apart. A positive 
ion is created when an element donates an electron from its outer shell, as in the case of the sodium atom in the 
preceding example. Now that the electron has been accepted, the element is negatively charged. These ions 
stick together and create an ionic bond, or bond between ions, as a result of positive and negative charges' 
attraction to one another. The electron from one element stays primarily with the other element as the elements 
bond together. The sodium and chloride ions attract one another in a lattice of ions with a net zero charge when 
Na+ and Cl- ions combine to form NaCl. An electron from a sodium atom remains with the other seven from 
the chlorine atom during this process. 
Covalent Bonds 
A covalent bond is another kind of powerful chemical bond made up of two or more atoms. These 
bonds, which are the strongest and most prevalent type of chemical bond in living organisms, are created when 
an electron is shared between two elements. The components that make up the biological molecules in our cells 
form covalent bonds with one another. Covalent bonds do not dissociate in water like ionic bonds do. Covalent 
bonds hold the hydrogen and oxygen atoms that make up water molecules together. The outer shell of the 
hydrogen atom and the unfinished outer shell of the oxygen atom are where the hydrogen atom's electron spends 
most of its time. To completely fill the outer shell of an oxygen atom, two electrons from two hydrogen atoms 
are needed, hence the subscript “2” in H
2
O.
The electrons are shared between the atoms, dividing their time 
between them to “fill” the outer shell of each. All of the atoms involved in this sharing are in a lower energy 
state than they would be in if their outer shells were empty. 
Covalent bonds can be either polar or nonpolar. Between two atoms of the same element or between 
two different elements that share the same number of electrons, nonpolar covalent bonds can form. For instance, 
two oxygen atoms can join forces to fill each other's outer shells. This association is nonpolar because each 
oxygen atom will receive an equal number of electrons. Due to the fact that oxygen needs two shared electrons 
to completely fill its outermost shell, two covalent bonds form between the two oxygen atoms. Nitrogen atoms 
5
Fowler, S., Roush, R. & Wise, J. (2017) 
Concepts in Biology, 
Chapter 2, -P. 31-32. OpenStax, 
https://openstax.org/details/books/concepts-biology
 

---

20 
will form three covalent bonds (also called triple covalent) between two atoms of nitrogen because each 
nitrogen atom needs three electrons to fill its outermost shell. Another example of a nonpolar covalent bond is 
found in the methane (CH
4
) molecule. The outermost shell of the carbon atom holds four electrons, and it 
requires another four to fill it. These four come from four hydrogen atoms, with each atom contributing one. 
Each of these elements shares an equal number of electrons to form four nonpolar covalent bonds (Figure 7). 
In a polar covalent bond, the electrons shared by the atoms spend more time closer to one nucleus than 
to the other nucleus. Because of the unequal distribution of electrons between the different nuclei, a slightly 
positive (δ+) or slightly negative (δ–) charge develops. Water contains polar covalent bonds, which are covalent 
bonds between atoms of hydrogen and oxygen. The oxygen nucleus has a slight negative charge because the 
shared electrons spend more time there than they do near the hydrogen nuclei, which have a slight positive 
charge.