Figura. Geometría molecular y momento dipolar

La imagen relaciona la geometría molecular con el momento dipolar neto. Cada enlace polar separa parcialmente la carga: el átomo más electronegativo concentra densidad electrónica y adquiere carácter δ⁻, mientras el otro extremo queda δ⁺. Estos enlaces pueden imaginarse como vectores dipolares. La geometría determina su orientación espacial y, por tanto, si la suma vectorial produce una resultante. En moléculas muy simétricas, como BCl₃, CCl₄, PF₅ o SF₆, los dipolos individuales se distribuyen en direcciones equivalentes y se cancelan. Aunque existan enlaces polares, la sustancia no posee un polo molecular permanente. En contraste, HCl tiene un único dipolo; H₂O es angular, NH₃ es piramidal y CHCl₃ posee sustituyentes no equivalentes. En estos casos, los vectores no pueden neutralizarse completamente y queda una zona global relativamente δ⁺ y otra δ⁻.

Esta diferencia modifica las atracciones intermoleculares. Las moléculas polares se orientan de modo que su región δ⁺ se aproxime a la región δ⁻ de otra molécula, formando interacciones dipolo–dipolo. El agua añade además puentes de hidrógeno, porque sus enlaces O—H permiten una atracción especialmente intensa con los pares electrónicos de moléculas vecinas. Por eso, aunque H₂O es una molécula muy ligera, permanece líquida en condiciones ambientales. HCl también es pequeño, pero su dipolo permanente favorece interacciones más intensas que las de una molécula apolar semejante; aun así, no forma puentes de hidrógeno importantes y es gaseoso a temperatura ambiente. Su equilibrio líquido–vapor es, sin embargo, más marcado que el de una molécula apolar de tamaño comparable.

La masa molecular no decide por sí sola el estado físico. Una molécula grande y pesada puede ser gaseosa si es apolar, flexible o presenta una superficie poco adecuada para interacciones intensas; sus moléculas dependen principalmente de las fuerzas de dispersión de London. Estas aumentan con el tamaño y la polarizabilidad, pero pueden seguir siendo insuficientes frente a una polaridad fuerte o a puentes de hidrógeno. Así, la geometría explica por qué moléculas pequeñas como el agua pueden condensarse con facilidad, mientras sustancias mayores pero simétricas pueden permanecer gaseosas. El estado observable resulta del equilibrio entre energía térmica, masa, forma y fuerzas intermoleculares.