Gli ioni sono idrofili o attratti dalle molecole d'acqua perché le molecole d'acqua sono polari, con una carica negativa a un'estremità e una carica positiva all'altra estremità. L'estremità caricata positivamente della molecola d'acqua attrae ioni caricati negativamente e l'estremità caricata negativamente ioni caricati positivamente. Poiché gli ioni sono attratti in questo modo dalle molecole d'acqua, si dice che siano idrofili. I materiali costituiti da molecole non polari tendono ad essere idrofobici o idrorepellenti.
TL; DR (troppo lungo; non ho letto)
Gli ioni sono molecole cariche positivamente o negativamente e sono quindi idrofili perché sono attratti da molecole d'acqua con carica polare. L'estremità della molecola d'acqua con l'atomo di ossigeno è caricata negativamente mentre l'estremità dell'atomo di idrogeno è caricata positivamente. Gli atomi di idrogeno con carica positiva attraggono ioni con carica negativa e l'atomo di ossigeno attrae ioni con carica positiva. Le molecole prive di carica come le molecole non polari tendono ad essere idrofobe o respingono l'acqua.
Ioni e molecole polari
Una molecola d'acqua è formata da due atomi di idrogeno e un atomo di ossigeno legati da due legami covalenti polari. Queste molecole sono chiamate polari perché le cariche si trovano 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 è caricata negativamente mentre i due atomi di idrogeno sono positivamente addebitato.
Gli ioni sono atomi che hanno ceduto o ricevuto elettroni extra 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. Quando il composto viene sciolto in acqua, ogni ione viene attratto dalle molecole d'acqua e va in soluzione. I legami ionici danno luogo a composti idrofili e ioni.
Ad esempio, il cloruro di potassio, KCl, è un composto ionico costituito da ioni potassio e cloro. In acqua, gli ioni si dissolvono e si dissociano in ioni potassio con carica positiva e ioni cloro con carica negativa. 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 negativa dell'ossigeno della molecola d'acqua è 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 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 tra loro e le molecole non polari non possono dissolversi. Ciò significa che questi materiali, costituiti da molecole apolari, sono idrofobici 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.