L'azoto può formare fino a quattro legami covalenti, il più comunemente visto nell'ammonio. L'ammonio è uno ione positivo, che non è stabile come l'ammoniaca, che ha solo tre legami covalenti.
Un legame covalente si verifica in genere tra due o più atomi non metallici. Per cercare di riempire i loro rispettivi orbitali esterni, gli atomi condivideranno i loro elettroni esterni. L'azoto nella sua forma elementare si trova con cinque elettroni esterni in un guscio che potrebbe essere riempito con otto. Quando l'azoto forma tre legami covalenti, l'orbitale esterno è essenzialmente pieno e si forma l'ammoniaca, una molecola neutra. Attraverso varie tecniche chimiche, l'azoto può essere messo in una situazione in cui forma quattro legami covalenti, il che è possibile perché gli elettroni condivisi non occupano fisicamente spazio negli altri orbitali.
