共有結合(covalent bonding)とは原子と原子の間に形成される化学結合の一種で、結合に関与する電子対を共有する仕組みになっています。一般的には2つの原子の両方から価電子が出されて共有されることにより共有結合になります。自然界に存在する化学結合として最もポピュラーで、大半の化合物の形成や構造維持に寄与しているのは共有結合です。
一方の原子から電子対が供与される場合には配位結合と呼ばれ、共有結合の中の特殊なケースとして取り扱われるのが通例です。三中心二電子結合も広い意味では共有結合に含まれます。
共有結合は結合エネルギーが高くて安定なのが特徴です。共有結合の種類として主なのがσ結合とπ結合で、σ結合はπ結合よりも高い結合エネルギーを持ちます。H-HやCH3-CH3といった飽和結合がσ結合です。CH2=CH2やCH≡CHのような不飽和結合ではσ結合とπ結合が同時に形成されています。そのため、π結合は比較的切断しやすいですが、切断してもσ結合が残るので共有結合は維持されます。
この特性を利用して、ポリマー合成ではπ結合のみを切断して新しい共有結合を作るラジカル重合がよく用いられています。ポリマーを構成する化学結合ではほとんどが共有結合です。安定性が高いことがポリマー合成で共有結合がよく用いられている理由です。
