O nitrogênio pode formar até quatro ligações covalentes, mais comumente vistas na amônia. O amônio é um íon positivo, que não é tão estável quanto a amônia, que tem apenas três ligações covalentes.
Uma ligação covalente normalmente ocorre entre dois ou mais átomos não metálicos. Para tentar preencher seus respectivos orbitais externos, os átomos compartilharão seus elétrons externos. O nitrogênio em sua forma elementar é encontrado com cinco elétrons externos em uma camada que pode ser preenchida com oito. Quando o nitrogênio forma três ligações covalentes, o orbital externo está essencialmente cheio e a amônia, uma molécula neutra, é formada. Por meio de várias técnicas químicas, o nitrogênio pode ser colocado em uma situação em que forma quatro ligações covalentes, o que é possível porque os elétrons compartilhados não ocupam fisicamente espaço nos orbitais uns dos outros.
