Gli ioni sono idrofili o attratti dalle molecole d'acqua perché le molecole d'acqua sono polari, con una carica negativa ad una estremità e una carica positiva all'altra estremità. L'estremità caricata positivamente della molecola d'acqua attira gli ioni caricati negativamente e gli ioni caricati positivamente con carica negativa. Poiché gli ioni sono attratti dalle molecole d'acqua in questo modo, si dice che siano idrofilici. I materiali composti da molecole non polari tendono ad essere idrofobici o idrorepellenti.

TL; DR (troppo lungo, non letto)

Gli ioni sono molecole caricate positivamente o negativamente e sono quindi idrofilo perché attratto da molecole d'acqua caricate polari. L'estremità della molecola d'acqua con l'atomo di ossigeno viene caricata negativamente mentre l'estremità dell'atomo di idrogeno è caricata positivamente. Gli atomi di idrogeno caricati positivamente attraggono ioni con carica negativa e l'atomo di ossigeno attrae ioni con carica positiva. Molecole senza alcuna carica come le molecole non polari tendono ad essere idrofobiche o respingono l'acqua.

Ioni e molecole polari

Una molecola d'acqua è formata da due atomi di idrogeno e un atomo di ossigeno collegato da due legami covalenti polari. Queste molecole sono chiamate polari perché le cariche sono alle due estremità opposte della molecola. L'atomo di ossigeno attrae gli elettroni di legame condivisi più fortemente degli atomi di idrogeno, quindi l'estremità dell'ossigeno della molecola viene caricata negativamente mentre i due atomi di idrogeno sono caricati positivamente.

Gli ioni sono atomi che hanno rinunciato o ricevuto elettroni in più e quindi hanno cariche positive o negative. Formano composti con legami ionici, il che significa che gli ioni caricati positivamente e negativamente del composto si attraggono l'un l'altro. Quando il composto si scioglie in acqua, ogni ione viene attratto dalle molecole d'acqua e va in soluzione. I legami ionici danno luogo a composti idrofili e ioni.

Per esempio, il cloruro di potassio, KCl, è un composto ionico composto da ioni di potassio e cloro. In acqua, gli ioni si dissolvono e si dissociano in ioni di potassio carichi positivamente e ioni di cloro caricati negativamente. Entrambi sono attratti dalle molecole d'acqua e sono quindi idrofili.

Molecole idrofobiche

Poiché le molecole d'acqua sono polari, sono attratte l'una dall'altra. L'estremità dell'ossigeno negativo della molecola d'acqua viene attratta da uno degli atomi di idrogeno caricati positivamente. Le molecole d'acqua formano legami intermolecolari relativamente deboli chiamati legami idrogeno. Gli ioni hanno una carica abbastanza forte da rompere questi legami e altre molecole polari possono formare legami simili con le molecole di idrogeno. Ecco perché gli ioni e le altre molecole polari sono idrofili.

Le molecole non polari non hanno estremità caricate diversamente e quindi non possono rompere i legami idrogeno delle molecole d'acqua. Le molecole d'acqua rimangono legate l'una all'altra e le molecole non polari non possono dissolversi. Ciò significa che questi materiali, costituiti da molecole non polari, sono idrorepellenti o idrorepellenti. Molti grassi e oli rientrano in questa categoria. Contrariamente agli ioni, che sono sempre idrofili a causa della loro carica, le molecole non polari si separano dall'acqua e non possono dissolversi.