Jonai yra hidrofiliški arba juos traukia vandens molekulės, nes vandens molekulės yra polinės, viename gale yra neigiamas krūvis, kitame - teigiamas. Teigiamai įkrautas vandens molekulės galas pritraukia neigiamai įkrautus jonus, o neigiamai įkrautas - teigiamai įkrautus. Kadangi jonus tokiu būdu traukia vandens molekulės, sakoma, kad jie yra hidrofiliški. Medžiagos, sudarytos iš nepolinių molekulių, paprastai būna hidrofobiškos arba atstumia vandenį.
TL; DR (per ilgai; Neskaiciau)
Jonai yra teigiamai arba neigiamai įkrautos molekulės, todėl yra hidrofiliški, nes juos traukia poliariai įkrautos vandens molekulės. Vandens molekulės galas su deguonies atomu yra neigiamai įkrautas, o vandenilio atomo galas yra teigiamai įkrautas. Teigiamai įkrauti vandenilio atomai pritraukia neigiamai įkrautus jonus, o deguonies atomai - teigiamai įkrautus jonus. Molekulės be jokių krūvių, pavyzdžiui, nepolinės molekulės, paprastai būna hidrofobiškos arba atstumia vandenį.
Jonai ir polinės molekulės
Vandens molekulė susidaro iš dviejų vandenilio atomų ir deguonies atomo, sujungtų dviem poliariniais kovalentiniais ryšiais. Šios molekulės vadinamos poliarinėmis, nes krūviai yra dviejuose priešinguose molekulės galuose. Deguonies atomas labiau pritraukia bendrus jungiamuosius elektronus nei vandenilio atomai, taigi deguonies molekulės galas yra neigiamai įkrautas, o du vandenilio atomai teigiamai apkaltintas.
Jonai yra atomai, atsisakę ar gavę papildomų elektronų, todėl turintys teigiamą arba neigiamą krūvį. Jie sudaro junginius su joninėmis jungtimis, o tai reiškia, kad teigiamai ir neigiamai įkrauti junginio jonai traukia vienas kitą. Ištirpinus junginį vandenyje, kiekvienas jonas pritraukiamas prie vandens molekulių ir eina į tirpalą. Dėl joninių jungčių susidaro hidrofiliniai junginiai ir jonai.
Pavyzdžiui, kalio chloridas, KCl, yra joninis junginys, sudarytas iš kalio ir chloro jonų. Vandenyje jonai ištirpsta ir disocijuojasi į teigiamai įkrautus kalio jonus ir neigiamai įkrautus chloro jonus. Abu jie traukia vandens molekules, todėl yra hidrofiliški.
Hidrofobinės molekulės
Kadangi vandens molekulės yra polinės, jos traukia viena kitą. Neigiamą vandens molekulės deguonies galą traukia vienas iš teigiamai įkrautų vandenilio atomų. Vandens molekulės sudaro palyginti silpnus tarpmolekulinius ryšius, vadinamus vandenilio ryšiais. Jonai turi pakankamai stiprų krūvį, kad šie ryšiai nutrūktų, o kitos polinės molekulės gali sudaryti panašius ryšius su vandenilio molekulėmis. Štai kodėl jonai ir kitos polinės molekulės yra hidrofiliškos.
Nepolinės molekulės neturi skirtingai įkrautų galų, todėl negali nutraukti vandens molekulių vandenilio jungčių. Vandens molekulės lieka sujungtos viena su kita, o nepolinės molekulės negali ištirpti. Tai reiškia, kad šios medžiagos, sudarytos iš nepolinių molekulių, yra hidrofobiškos arba atstumia vandenį. Į šią kategoriją patenka daug riebalų ir aliejų. Priešingai nei jonai, kurie dėl savo krūvio visada yra hidrofiliški, nepolinės molekulės atsiskiria nuo vandens ir negali ištirpti.