Les molécules polaires qui comprennent un atome d'hydrogène peuvent former des liaisons électrostatiques appelées liaisons hydrogène. L'atome d'hydrogène est unique en ce qu'il est constitué d'un seul électron autour d'un seul proton. Lorsque l'électron est attiré par les autres atomes de la molécule, la charge positive du proton exposé entraîne une polarisation moléculaire. Ce mécanisme permet à de telles molécules de former de fortes liaisons hydrogène au-delà des liaisons covalentes et ioniques sont la base de la plupart des composés. Les liaisons hydrogène peuvent conférer aux composés des propriétés particulières et rendre les matériaux plus stables que les composés qui ne peuvent pas former de liaisons hydrogène.

TL; DR (Trop long: pas lu)

Les molécules polaires inclure un atome d'hydrogène dans une liaison covalente ont une charge négative sur une extrémité de la molécule et une charge positive sur l'extrémité opposée. L'électron unique de l'atome d'hydrogène migre vers l'autre atome lié par covalence, laissant le proton d'hydrogène chargé positivement exposé. Le proton est attiré par l'extrémité chargée négativement des autres molécules, formant une liaison électrostatique avec l'un des autres électrons. Cette liaison électrostatique est appelée une liaison hydrogène.

Comment les molécules polaires se forment

Dans les liaisons covalentes, les atomes partagent des électrons pour former un composé stable. Dans les liaisons covalentes non polaires, les électrons sont partagés également. Par exemple, dans une liaison peptidique non polaire, les électrons sont partagés également entre l'atome de carbone du groupe carbonyle-oxygène-carbone et l'atome d'azote du groupe azote-hydrogéno-amide. Pour les molécules polaires, les électrons partagés une liaison covalente a tendance à se rassembler d'un côté de la molécule tandis que l'autre devient chargé positivement. Les électrons migrent parce que l'un des atomes a une plus grande affinité pour les électrons que les autres atomes de la liaison covalente. Par exemple, alors que la liaison peptidique elle-même est non polaire, la structure de la protéine associée est due à des liaisons hydrogène entre l'atome d'oxygène du groupe carbonyle et l'atome d'hydrogène du groupe amide.

Liaison covalente typique les configurations associent des atomes qui ont plusieurs électrons dans leur enveloppe externe avec ceux qui ont besoin du même nombre d'électrons pour compléter leur enveloppe externe. Les atomes partagent les électrons supplémentaires de l'atome précédent, et chaque atome possède une enveloppe électronique complète de temps en temps.

Souvent l'atome qui a besoin d'électrons supplémentaires pour compléter son enveloppe externe attire les électrons plus fortement que le atome fournissant les électrons supplémentaires. Dans ce cas, les électrons ne sont pas partagés uniformément, et ils passent plus de temps avec l'atome récepteur. En conséquence, l'atome récepteur tend à avoir une charge négative tandis que l'atome donneur est chargé positivement. De telles molécules sont polarisées.

Comment les liaisons hydrogène sont-elles formées

Les molécules qui comprennent un atome d'hydrogène lié de manière covalente sont souvent polarisées parce que l'électron unique de l'atome d'hydrogène est tenu relativement lâche. Il migre facilement vers l'autre atome de la liaison covalente, laissant d'un côté le seul proton chargé positivement de l'atome d'hydrogène. Quand l'atome d'hydrogène perd son électron, il peut former une forte liaison électrostatique car, contrairement à d'autres atomes, il n'a plus d'électrons protégeant la charge positive. Le proton est attiré par les électrons des autres molécules, et la liaison résultante est appelée une liaison hydrogène.

Les liaisons hydrogène dans l'eau

Les molécules d'eau, avec la formule chimique H _{2O, sont polarisés et forment de fortes liaisons hydrogène. L'atome d'oxygène unique forme des liaisons covalentes avec les deux atomes d'hydrogène mais ne partage pas les électrons de manière égale. Les deux électrons d'hydrogène passent la plupart de leur temps avec l'atome d'oxygène, qui devient chargé négativement. Les deux atomes d'hydrogène deviennent des protons chargés positivement et forment des liaisons hydrogène avec les électrons provenant des atomes d'oxygène des autres molécules d'eau.}

Parce que l'eau forme ces liens supplémentaires entre ses molécules, elle a plusieurs propriétés inhabituelles. L'eau a une tension de surface exceptionnellement forte, a un point d'ébullition anormalement élevé et nécessite beaucoup d'énergie pour passer de l'eau liquide à la vapeur. De telles propriétés sont typiques des matériaux pour lesquels les molécules polarisées forment des liaisons hydrogène.