Eine polare Bindung ist eine Art kovalenter chemischer Bindung, bei der die elektromagnetische Ladung des Moleküls zwischen beiden Enden aufgeteilt wird; dh ein Ende eines Moleküls hat eine insgesamt positive Ladung und das andere Ende hat eine insgesamt negative Ladung. Die Verknüpfung von positiven und negativen Ladungen in separaten Molekülen ermöglicht es ihnen, sich miteinander zu verbinden. Die Wahrscheinlichkeit, dass Atome eine polare Bindung eingehen, hängt vom Verhalten der Valenzelektronen bei der Wechselwirkung mit einem anderen Atom ab. Valenzelektronen sind diejenigen an einem Atom, die Bindungen mit anderen Atomen eingehen können. Diese Arten von Bindungen sind für die Bildung komplexer molekularer Strukturen unerlässlich; geladene Moleküle fungieren als Verbindungsstellen komplexerer Verbindungen.
Kovalente Bindungen bilden sich, wenn zwei Atome aufeinandertreffen und eine ähnliche Elektronegativität aufweisen, die eine Tendenz von Elektronen ist, über den Kern von der Valenzschale angezogen zu werden und somit eine negative Nettoladung anzusammeln. Die Valenzschale oder Elektronenschale ist die äußere Schale eines Atoms. Die Eigenschaft der Elektronegativität hängt teilweise von der Anzahl der Elektronen in der Valenzschale sowie vom Abstand der Elektronen zum Atomkern ab. Eine höhere Anzahl von Elektronen in der Valenzschale erhöht die Menge, während die Entfernung vom Kern sie verringert. Fluor ist das elektronegativste Element.
Wenn zwei Atome aufeinandertreffen und eines eine höhere Elektronegativität hat, bewegen sich Elektronen in die Valenzschale des Atoms mit der niedrigeren Elektronegativität und verbringen dort die meiste Zeit, obwohl sie möglicherweise kurze Zeiträume ihr ursprüngliches Atom umkreisen. Die beiden Atome werden Teil eines Moleküls, und das Ende des Moleküls, das im Durchschnitt die meisten Elektronen enthält, wird negativ geladen, während das gegenüberliegende Ende positiv geladen wird.
Das einfachste Beispiel für eine polare Bindung ist das Wassermolekül, das aus einem Atom mit zwei Wasserstoffen besteht, das an ein Atom mit einem Sauerstoff gebunden ist. Ein Wasserstoffatom besteht aus einem Proton und einem Elektron, aber da die erste Valenzschale zwei Elektronen aufnehmen kann, verbinden sich Wasserstoffatome meistens paarweise und bilden Wasserstoff. Obwohl die beiden Wasserstoffatome gebunden sind, können sie noch ein weiteres Elektron aufnehmen. Inzwischen enthält Sauerstoff acht Protonen und acht Neutronen; die ersten beiden Elektronen besetzen die innerste Elektronenorbitalschale, so dass sechs in der Valenzschale mit zwei verfügbaren Schlitzen übrig bleiben. Das Wasserstoffatom und das Sauerstoffatom teilen sich ein Elektronenpaar, wobei das Sauerstoffatom die meiste Zeit die Elektronen aufnimmt.
Die polare Bindung in Wasser existiert, weil Wasserstoff eine niedrigere Elektronegativität hat, die direkt von der Anzahl der Elektronen beeinflusst wird, die er in einer kovalenten Bindung an sich zieht: eins zu Sauerstoff zwei. Elektronen umkreisen das Sauerstoffatom und geben ihm daher an diesem Ende des Moleküls eine negative Ladung. Als Ganzes sind Moleküle, die aus einer polaren Bindung entstanden sind, elektrisch neutral, aber ihre Ladungen sind auf gegenüberliegenden Seiten konzentriert. Dies wird als Dipol bezeichnet.