Cuando dos átomos comparten electrones para completar sus capas de valencia crean un enlace covalente. La electronegatividad de un átomo —la fuerza con la que los electrones compartidos son arrastrados hacia un átomo— determina cómo se comparten los electrones. Las moléculas formadas con enlaces covalentes pueden ser polares o no polares. Los átomos con electronegatividades similares forman enlaces covalentes no polares; los electrones se comparten por igual. Los átomos con diferentes electronegatividades comparten electrones de manera desigual, creando enlaces polares.
El número de enlaces covalentes que puede formar un átomo está dictado por la cantidad de electrones de valencia que tiene. El oxígeno, por ejemplo, tiene seis de los ocho electrones de valencia posibles, lo que significa que cada átomo de oxígeno necesita dos electrones más para estabilizarse. El oxígeno puede formar enlaces únicos con otros dos átomos, como lo hace cuando forma agua con dos átomos de hidrógeno (fórmula química H2O). El oxígeno también puede formar un doble enlace con otro átomo que también necesita dos electrones más para completar su octeto (por ejemplo, otro átomo de oxígeno). El carbono tiene cuatro electrones de valencia y por lo tanto puede formar cuatro enlaces covalentes, como lo hace en metano (CH4).
Cuando se forma un enlace covalente, ambos átomos comparten un par de electrones en un orbital híbrido que difiere en la forma de un orbital normal. Los electrones que participan en el enlace orbitan así en una trayectoria modificada alrededor de los núcleos de ambos átomos.Los enlaces covalentes son fuertes y, una vez formados, no pueden ser rotos por la fuerza física.La electronegatividad es la tendencia de un átomo a atraer electrones en un enlace. El átomo más electronegativo es el flúor. Comenzando con el flúor en la esquina superior derecha de la tabla periódica (omitiendo los gases nobles en la columna más a la derecha), la electronegatividad de los átomos tiende a disminuir con el movimiento diagonal hacia la izquierda y hacia abajo en la tabla periódica, de modo que los átomos con las electronegatividades más bajas están en la esquina inferior izquierda (por ejemplo, francio, o Fr).Si los átomos tienen electronegatividades extremadamente diferentes, es probable que formen iones en lugar de enlaces covalentes. Sin embargo, para los átomos que forman enlaces covalentes entre sí, sus valores de electronegatividad determinan si el enlace será polar o no polar.
Un enlace no polar es aquel en el que los electrones se comparten por igual, y no hay carga a través de la molécula. Un enlace polar, por el contrario, ocurre cuando un átomo es más electronegativo que otro y tira de los electrones hacia él. Los enlaces polares tienen una carga negativa parcial en un lado y una carga positiva parcial en el otro, lo cual es importante porque hace que las moléculas polares se comporten de manera diferente que las no polares.
Las moléculas polares son hidrófilas porque sus cargas parciales las atraen a otras moléculas cargadas, lo que también significa que son solubles en agua. Se dice que las moléculas no polares, aquellas que contienen largos tramos de hidrocarburos, como las grasas, son hidrófobas. A diferencia de las moléculas polares, las moléculas no polares no se disuelven en agua. Las células a menudo están rodeadas de líquido y tienen citoplasmas que contienen agua. Por lo tanto, la forma en que una molécula interactúa con el agua y otras moléculas cargadas afecta la forma en que es transportada y utilizada por las células.
