Il termine dipolo è usato in fisica e chimica per descrivere un fenomeno elettromagnetico in cui due poli, o forze opposte, esistono in una data regione. Un dipolo può sorgere in molte situazioni diverse, ma la maggior parte dei dipoli può essere classificata come elettrica o magnetica. I dipoli elettrici si incontrano spesso in chimica sotto forma di momenti di dipolo molecolare – la separazione della carica elettrica positiva e negativa attraverso una molecola. I dipoli magnetici possono essere osservati nei normali magneti e bussole, nonché nell’attività su microscala di elettroni e altre particelle.
La carica elettrica consiste di due forze opposte, o polari: carica positiva e negativa. Queste due forze si attraggono quando vengono avvicinate, ma respingono altre cariche dello stesso tipo, ad esempio il negativo respinge il negativo. Il tipo di carica che ha una sostanza è determinato dalla distribuzione delle sue particelle subatomiche. Gli elettroni portano una carica negativa, mentre i protoni, che si trovano nei nuclei atomici, portano una carica positiva.
Un dipolo molecolare si verifica quando una molecola ha una separazione di carica attraverso la sua struttura. Ad esempio, una molecola d’acqua ha una disposizione strutturale che attira gli elettroni su un lato della molecola, lasciando l’altro lato con meno elettroni. Si forma così una parziale carica positiva su un’estremità della molecola, mentre sull’altra si forma una parziale carica negativa, che rende la molecola polare. In altre parole, la molecola dell’acqua ha un dipolo molecolare.
La separazione di carica della molecola d’acqua non cambia o scompare nel tempo, quindi si dice che sia un dipolo permanente. Un allineamento temporaneo chiamato dipolo istantaneo può anche formarsi in alcune molecole quando gli elettroni migrano temporaneamente verso una parte della struttura. I dipoli indotti si verificano quando gli elettroni in una molecola vengono attratti o respinti da una molecola polare.
I dipoli magnetici costituiscono la seconda categoria principale di dipoli presenti in natura. Come i dipoli elettrici, sono costituiti da due poli opposti che si attraggono. I magneti a barra e gli aghi delle bussole sono entrambi esempi di questo tipo di sistema.
I poli nord e sud di un magnete creano un dipolo allineandosi con un campo magnetico. I fisici pensano a un dipolo magnetico come a un anello di corrente elettrica che ruota attorno a un asse mentre si allinea. Ad esempio, l’ago di una bussola ruota fino a puntare a nord, allineandosi con il campo terrestre. Anche lo spin di un elettrone attorno al nucleo di un atomo è considerato un dipolo magnetico.