Le forze di dipolo descrivono una forma di interazione che può avvenire tra le molecole. Come i magneti, le molecole sono spesso polari; hanno cariche positive e negative su lati diversi in base alla loro struttura molecolare. La parte positiva di una molecola può attrarre la parte negativa di un’altra, avvicinandole. Esistono due diversi tipi di forze di dipolo; alcuni sono permanenti e alcuni durano solo per un istante. Entrambi i tipi hanno un impatto significativo sulle interazioni tra le molecole.
Le forze di dipolo temporanee e istantanee sono note come forze di dispersione di Londra. Gli elettroni negli atomi sono molto mobili e possono allinearsi in modo tale che si verifichi un dipolo temporaneo o la separazione di cariche positive e negative. Quando ciò accade a più molecole contemporaneamente, possono verificarsi brevi forze attrattive o repulsive. Questo processo si basa sulla probabilità che la disposizione degli elettroni in un dato atomo o molecola esista in un modo specifico in un momento specifico. Le forze di dispersione di Londra, nonostante la loro relativa rarità nei singoli atomi e molecole, sono significative perché il numero massiccio di atomi o molecole tipicamente presenti in una data sostanza garantisce quasi che almeno alcuni di essi interagiranno attraverso dipoli istantanei.
Le forze di dipolo permanenti sono note come interazioni dipolo-dipolo o interazioni di Keesom ed esistono tra molecole polari. Una molecola tende ad avere un dipolo permanente quando è composta da atomi che hanno differenti valori di elettronegatività. L’elettronegatività è una proprietà di atomi o molecole che descrive la loro capacità di attrarre elettroni a se stessi e formare legami con altri atomi o molecole. Quando atomi con valori di elettronegatività diversi si legano e formano molecole, tendono ad avere cariche permanenti diverse su parti diverse delle loro strutture. Quando le molecole con dipoli permanenti sono vicine ad altre molecole con dipoli permanenti, ci sono molte forti interazioni attrattive e repulsive tra le parti polari delle molecole.
I legami idrogeno sono un terzo tipo di interazione intermolecolare causata dalle forze di dipolo e sono un’altra forma di interazione di dipolo permanente. Possono verificarsi solo tra l’idrogeno e un altro atomo, da cui il nome. L’altro atomo può essere ossigeno, fluoro o azoto. I legami idrogeno sono essenzialmente una forma più forte di interazioni dipolo-dipolo.
I legami idrogeno sono probabilmente i più importanti tra i diversi tipi di forze di dipolo a causa dei loro effetti sull’acqua. Le molecole d’acqua sono molto polari a causa della loro disposizione degli elettroni e tendono a mostrare una grande quantità di legami idrogeno. Gli atomi di idrogeno su una molecola d’acqua possono interagire con gli atomi di ossigeno su altre molecole d’acqua. Questo grado di attrazione conferisce all’acqua molte delle proprietà necessarie per il suo ruolo vitale nell’ambiente terrestre, come la coesione e un alto punto di ebollizione. Ci vuole una notevole quantità di energia per superare i legami idrogeno, il che conferisce una grande stabilità in un ambiente costituito principalmente da acqua.