六重键是一种共价键，涉及 12 个成键电子，其中键级为 6。唯一已知的具有真正六重键的分子是双原子二钼 (Mo2) 和双钨 (W2)，它们存在于气相和 沸点分别为 4,639 °C (8,382 °F) 和 5,930 °C (10,710 °F)。

Roos 等人认为，没有一种稳定的元素可以形成比六重键更高阶的键，因为后者对应于 s 轨道和所有五个 d 轨道的混合体，而 f 轨道离原子核太近而无法在镧系元素中键合 . 实际上，量子力学计算表明二钼键是由两个 σ 键、两个 π 键和两个 δ 键组合而成。 （此外，σ 和 π 键对六重键的贡献比 δ 键大得多。）

尽管没有关于过渡金属二聚体的 φ 键合的报道，但据预测，如果存在任何六重键合的锕系元素，至少有一个键可能是 φ 键，如五重键合的二铀和二镎。 在镧系元素或锕系元素中没有观察到六重键。

对于大多数元素，甚至六重键的可能性都被排除了，因为 d 电子铁磁耦合，而不是键合。 唯一已知的例外是二钼和二钨。

分子的正式键序是反键电子过剩的键电子数的一半； 对于一个典型的分子，它只获得整数值。 完整的量子处理需要更细微的图像，其中电子可能以叠加形式存在，对键合和反键合轨道都有部分贡献。 在正式的六重键中，会有 P = 6 个不同的电子对； 一个有效的六重键将使所有六个键几乎完全贡献于键合轨道。

在 Roos 等人的计算中，有效债券顺序可以由公式 E B O = ( 1 2 ) ∑ p = 1 P ( η b , p − η a b , p ) − c {dISPlaystyle EBO= left({frac {1}{2}}right)sum _{p=1}{P}(eta _{b,p}-eta _{ab,p} )-c} 其中 ηb 是电子对 p 的正式键合轨道占据比例，ηab 是正式反键合轨道占据的比例，c 是解释平衡几何偏差的校正因子。 与正式债券订单相比，右表中给出了几种金属-金属债券的 EBO。

二钼和二钨是仅有的有效键级高于 5 的分子，具有五重键和部分形成的第六共价键。 二铬虽然正式描述为具有六重键，但最好将其描述为所有电子自旋相互交换耦合的一对铬原子。

虽然二铀也被正式描述为具有六重键，但相对论量子力学计算已确定它是四重键，四个电子相互铁磁耦合，而不是两个正式键。 以前对重铀的计算没有相对论地处理电子分子哈密顿量，而是用两个铁磁耦合电子产生了 4.2 的更高键级。

在低温 (7 K) 下激光蒸发钼片会产生气态二钼 (Mo2)。 然后可以用例如近红外光谱或紫外光谱对所得分子进行成像。

与相邻的金属二聚体相比，二钨和二钼的键长都非常短。 例如，六重键合的二钼的平衡键长为 1.93 Å。 这种平衡核间距离明显低于任何相邻 4d 过渡金属的二聚体，并暗示更高的键序。 然而，二钨和二钼的键离解能相当低，因为较短的核间距离引入了几何应变。

一种确定键序的经验技术是键力常数的光谱检查。 鲍林公式预测债券顺序大致与力常数成正比； 即 k e = n ⋅ k e ( 1 ) {diSPlaystyle k_{e}=ncdot k_{e}{(1)}} 其中 n 是键序，ke 是原子间相互作用的力常数 ke(1)是原子间单键的力常数。

右表显示了金属-金属二聚体与其 EBO 相比的一些选定力常数； 与六重键一致，钼的合力常数大大超过单键力常数的五倍。

与二铬一样，二钼和二钨预计会呈现 1Σg+ 单线态基态。 然而，在钨中，这种基态来自两个 5D0 基态或两个 7S3 激发态的混合。