La polarità delle molecole è determinata dal momento dipolare molecolare, che è presente in una molecola se questa è di tipo polare e mostra asimmetria nella propria struttura. Anche se la carica totale in una molecola è neutra quando gli atomi che la costituiscono hanno elettronegatività diversa, si verifica un disallineamento tra le cariche positive e negative, portando alla formazione di dipoli permanenti. Quanto maggiore è la differenza di elettronegatività tra gli atomi, tanto maggiore sarà il momento dipolare.
Il momento dipolare, indicato con μ, è la misura quantitativa della polarità della molecola ed è definito come μ = q · r, dove q è la grandezza della carica e r è la distanza tra le due cariche. I momenti dipolari sono comunemente espressi in unità di Debye, dove 1 D = 3.336 ∙ 10-30 C·m. La polarità di una molecola non implica necessariamente la sua polarità, come nel caso del biossido di carbonio (CO2) e del tetracloruro di carbonio (CCl4), che nonostante abbiano dipoli permanenti, risultano essere molecole apolari a causa della loro simmetria.
Le molecole sono considerate polari solo se, oltre ai dipoli permanenti presenti tra gli atomi, mostrano asimmetria nella loro struttura. Un esempio di molecola polare è l’acqua, che presenta una struttura tetraedrica con l’ossigeno al centro e gli atomi di idrogeno disposti sui vertici. Questa asimmetria fa sì che i momenti dipolari presenti non si annullino, determinando così una polarità positiva della molecola.
In conclusione, la polarità delle molecole è determinata dalla combinazione di dipoli permanenti e asimmetria nella struttura molecolare. Questo fenomeno spiega la presenza di molecole polari e apolari nella chimica molecolare.