Un legame polare è un tipo di legame chimico covalente in cui la carica elettromagnetica della molecola è divisa tra entrambe le estremità; cioè, un’estremità di una molecola ha una carica complessivamente positiva e l’altra estremità ha una carica complessivamente negativa. Il collegamento di cariche positive e negative in molecole separate consente loro di legarsi tra loro. La probabilità che gli atomi formino un legame polare dipende dal comportamento degli elettroni di valenza quando interagiscono con un altro atomo. Gli elettroni di valenza sono quelli su un atomo che possono creare legami con altri atomi. Questi tipi di legami sono essenziali per la formazione di strutture molecolari complesse; molecole cariche agiscono come giunture di composti più complessi.
I legami covalenti si formano quando due atomi si incontrano e hanno una quantità simile di elettronegatività, che è una tendenza degli elettroni ad essere attratti dal guscio di valenza attraverso il nucleo e quindi ad accumulare una carica netta negativa. Il guscio di valenza, o guscio di elettroni, è il guscio esterno di un atomo. La proprietà dell’elettronegatività dipende in parte dal numero di elettroni nel guscio di valenza, nonché dalla distanza degli elettroni dal nucleo atomico. Un numero maggiore di elettroni nel guscio di valenza aumenta la quantità, mentre la distanza dal nucleo la diminuisce. Il fluoro è l’elemento più elettronegativo.
Quando due atomi si incontrano e uno ha un’elettronegatività più alta, gli elettroni si spostano nel guscio di valenza dell’atomo con l’elettronegatività più bassa e vi trascorrono la maggior parte del tempo, anche se possono trascorrere brevi periodi in orbita attorno al loro atomo originale. I due atomi diventano parte di una molecola e l’estremità della molecola che contiene in media più elettroni si carica negativamente, mentre l’estremità opposta si carica positivamente.
L’esempio più semplice di legame polare è la molecola d’acqua, che consiste in un atomo con due idrogeni legati a un atomo con un ossigeno. Un atomo di idrogeno è costituito da un protone e un elettrone, ma poiché il primo guscio di valenza può contenere due elettroni, gli atomi di idrogeno più spesso si legano a coppie e creano diidrogeno. Sebbene i due atomi di idrogeno siano legati, possono ancora ricevere un altro elettrone. Nel frattempo, l’ossigeno contiene otto protoni e otto neutroni; i primi due elettroni occupano il guscio orbitale elettronico più interno, lasciando sei nel guscio di valenza con due slot disponibili. L’atomo di idrogeno e l’atomo di ossigeno condividono una coppia di elettroni tra loro con l’atomo di ossigeno che prende gli elettroni per la maggior parte del tempo.
Il legame polare nell’acqua esiste perché l’idrogeno ha un’elettronegatività inferiore, direttamente influenzata dal numero di elettroni che tende ad attirare a sé in un legame covalente: uno ai due dell’ossigeno. Gli elettroni orbitano attorno all’atomo di ossigeno e quindi gli conferiscono una carica negativa su quell’estremità della molecola. Nel complesso, le molecole create da un legame polare sono elettricamente neutre, ma le loro cariche sono concentrate sui lati opposti. Questo è noto come dipolo.