Dans les molécules de chlore, chaque atome de chlore partage un électron avec un autre atome de chlore, ce qui donne lieu à une seule liaison covalente. Cette liaison covalente est formée par le chevauchement des orbitales atomiques des deux atomes de chlore, ce qui entraîne le partage d'une paire d'électrons. La liaison covalente dans les molécules de chlore est assez forte, c'est pourquoi le chlore est un gaz diatomique stable à température ambiante.
La liaison covalente dans le chlore peut également être représentée à l'aide d'une structure de Lewis. Dans une structure de Lewis, les électrons de valence des atomes sont représentés par des points placés autour des symboles atomiques. Pour une molécule de chlore, la structure de Lewis est la suivante :
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Cl - Cl
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Cette structure de Lewis montre que chaque atome de chlore possède sept électrons de valence, un électron étant partagé entre les deux atomes de chlore pour former une liaison covalente.