Les forces dipolaires décrivent une forme d’interaction qui peut se produire entre les molécules. Comme les aimants, les molécules sont souvent polaires ; ils ont des charges positives et négatives sur différents côtés en fonction de leur structure moléculaire. La partie positive d’une molécule peut attirer la partie négative d’une autre, les rapprochant. Il existe deux types différents de forces dipolaires ; certains sont permanents et certains ne durent qu’un instant. Les deux types ont un impact significatif sur les interactions entre les molécules.
Les forces dipolaires temporaires et instantanées sont appelées forces de dispersion de London. Les électrons dans les atomes sont très mobiles et peuvent s’aligner de telle manière qu’un dipôle temporaire, ou une séparation des charges positives et négatives, se produit. Lorsque cela arrive à plusieurs molécules en même temps, de brèves forces attractives ou répulsives peuvent se produire. Ce processus est basé sur la probabilité que la disposition des électrons dans un atome ou une molécule donnée existe d’une manière spécifique à un moment donné. Les forces de dispersion de Londres, malgré leur rareté relative dans les atomes et les molécules individuels, sont importantes car le nombre massif d’atomes ou de molécules généralement présents dans une substance donnée garantit presque qu’au moins certains d’entre eux interagiront via des dipôles instantanés.
Les forces dipolaires permanentes sont appelées interactions dipôle-dipôle ou interactions de Keesom et existent entre les molécules polaires. Une molécule a tendance à avoir un dipôle permanent lorsqu’elle est composée d’atomes ayant des valeurs d’électronégativité différentes. L’électronégativité est une propriété des atomes ou des molécules qui décrit leur capacité à attirer des électrons sur eux-mêmes et à former des liaisons avec d’autres atomes ou molécules. Lorsque des atomes ayant des valeurs d’électronégativité différentes se lient et forment des molécules, ils ont tendance à avoir des charges différentes et permanentes sur différentes parties de leurs structures. Lorsque des molécules à dipôles permanents sont à proximité d’autres molécules à dipôles permanents, il existe de nombreuses interactions attractives et répulsives fortes entre les parties polaires des molécules.
Les liaisons hydrogène sont un troisième type d’interaction intermoléculaire causée par les forces dipolaires et sont une autre forme d’interactions dipolaires permanentes. Ils ne peuvent se produire qu’entre l’hydrogène et un autre atome, d’où le nom. L’autre atome peut être l’oxygène, le fluor ou l’azote. Les liaisons hydrogène sont essentiellement une forme plus forte d’interactions dipôle-dipôle.
Les liaisons hydrogène sont probablement les plus importantes des différents types de forces dipolaires en raison de leurs effets sur l’eau. Les molécules d’eau sont très polaires en raison de leurs arrangements d’électrons et elles ont tendance à présenter de nombreuses liaisons hydrogène. Les atomes d’hydrogène sur une molécule d’eau peuvent interagir avec les atomes d’oxygène sur d’autres molécules d’eau. Ce degré d’attraction confère à l’eau de nombreuses propriétés nécessaires à son rôle vital dans l’environnement terrestre, telles que la cohésion et un point d’ébullition élevé. Il faut une quantité importante d’énergie pour surmonter les liaisons hydrogène, ce qui confère une grande stabilité dans un environnement principalement composé d’eau.