Há muito se sabe que todas as moléculas possuem duas cargas iguais e opostas que são separadas por uma certa distância. No caso de tais moléculas polares, o centro da carga negativa não coincide com o centro da carga positiva. A extensão da polaridade nessas moléculas covalentes pode ser descrita pelo termo Momento dipolo, que é essencialmente a medida da polaridade em uma ligação covalente polar.
O exemplo mais simples de um dipolo é uma molécula de água. Uma molécula de água é polar por causa do compartilhamento desigual de seus elétrons em uma estrutura "curvada". A molécula de água forma um ângulo, com átomos de hidrogênio nas pontas e oxigênio no vértice. Como o oxigênio tem uma eletronegatividade maior que o hidrogênio, o lado da molécula com o átomo de oxigênio possui uma carga negativa parcial, enquanto o hidrogênio, no centro, possui uma carga positiva parcial. Por esse motivo, a direção do momento dipolar aponta para o oxigênio.
Na linguagem da física, o momento dipolo elétrico é uma medida da separação das cargas elétricas positivas e negativas em um sistema de cargas, ou seja, uma medida da polaridade geral do sistema de carga - ou seja, a separação da carga elétrica das moléculas, que leva a um dipolo. Matematicamente, e no caso simples de cargas pontuais, uma com carga + q e outra com carga? Q, o momento do dipolo elétrico p pode ser expresso como: p = qd, em que d é o vetor de deslocamento apontando da carga negativa para a carga positiva. Assim, o momento do dipolo elétrico vetor p aponta da carga negativa para a carga positiva.
Outra maneira de olhar para isso é representar o momento dipolar pela letra grega m, m = ed, onde e é a carga elétrica ed é a distância da separação. É expresso nas unidades de Debye e escrito como D (onde 1 Debye = 1 x 10-18e.s.u cm). Um momento dipolar é uma quantidade vetorial e, portanto, é representado por uma pequena seta com uma cauda no centro positivo e a cabeça apontando para um centro negativo. No caso de uma molécula de água, o momento dipolar é 1,85 D, enquanto uma molécula de ácido clorídrico é 1,03 D e pode ser representada como:
Escrevemos muitos artigos sobre o momento dipolar para a Space Magazine. Aqui está um artigo sobre do que é feita a água e um artigo sobre moléculas.
Se você quiser obter mais informações sobre o momento dipolar, confira estes artigos do Hyperphysics e Science Daily.
Também gravamos um episódio inteiro do Astronomy Cast, sobre Moléculas no Espaço. Ouça aqui, episódio 116: Molecules in Space.
Fontes:
http://en.wikipedia.org/wiki/Electric_dipole_moment
http://en.wikipedia.org/wiki/Dipole
http://www.tutorvista.com/content/chemistry/chemistry-iii/chemical-bonding/degree-polarity.php
http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/electric/dipole.html#c1
http://en.wikipedia.org/wiki/Water_molecule
