Количественную характеристику полярности связи можно получить, сопоставляя значения электроотрицательности элементов. Эта величина представляет собой арифметическую сумму энергии ионизации и сродства к электрону. За единицу принята электроотрицательность лития.
Электроотрицательность других элементов выражается в относительных величинах и равна 0,9 для натрия, 0,8 для калия, 2,1 для водорода, 3 для азота, 3,5 для кислорода, 3 для хлора, 4 для фтора, 2,5 для углерода и т. д.
В тех случаях, когда атомы в молекуле связаны между собой кратными связями, оценить полярность связи на основании электроотрицательности не всегда удается. Например разность электроотрицательностей хлора и водорода составляет 0,9 (3 — 2,1). Эта величина близка к разности электроотрицательностей атомов кислорода и углерода (3,5 — 2,5 = 1).
На этом основании можно было бы предположить, что полярности молекул HCl и CO будут близки; в действительности же дипольный момент хлороводорода превышает дипольный момент монооксида углерода в 10 раз. Кроме того, отрицательный конец диполя в молекуле CO направлен в сторону менее отрицательного атома углерода.
При образовании молекулы CO не спаренные электроны атомов углерода и кислорода образуют 2 связи.
Общие электронные пары смещаются в сторону более электроотрицательного атома кислорода. Одновременно с этим за счет свободной орбитали атома углерода и не поделенной электронной пары атома кислорода образуется 3-я связь.
Это приводит к смещению электронной плотности от атома кислорода к атому углерода настолько, что избыточная электронная плотность оказывается на атоме углерода, а не на атоме кислорода, как более электроотрицательном элементе.
Таким образом переход не поделенной электронной пары от атома кислорода к атому углерода приводит к понижению полярности молекулы монооксида углерода. Примером полярных молекул могут служить молекулы H2O, NH3, HCl.
В многоатомных молекулах сложных веществ часть атомов может быть связана ионной связью, часть — ковалентной, причем ковалентные связи могут быть как полярными, так и неполярными. В таких случаях полярность молекулы в целом зависит как от степени полярности отдельных связей, так и от их расположения в молекуле, т. е. от строения многоатомной молекулы.
Вещества, молекулы которых полярны, проводят электрический ток в растворенном и расплавленном виде, в большинстве случаев хорошо растворяются в полярных растворителях, например в воде. Вещества, молекулы которых неполярны, лучше растворяются в неполярных растворителях, например в бензоле, четыреххлористом углероде и т. п.
Ионные соединения, образованные из атомов, сильно различающихся по химическим свойствам элементов, можно рассматривать как предельный случай полярной ковалентной связи, когда общая электронная пара целиком переходит к одному из атомов соединения.