Joni ir hidrofīli vai tos piesaista ūdens molekulas, jo ūdens molekulas ir polāras, vienā galā ir negatīvs lādiņš, bet otrā - pozitīvs. Ūdens molekulas pozitīvi lādētais gals piesaista negatīvi lādētos jonus un negatīvi lādētais pozitīvi lādētos jonus. Tā kā šādā veidā jonus piesaista ūdens molekulas, tiek teikts, ka tie ir hidrofīli. Materiāli, kas sastāv no nepolārām molekulām, parasti ir hidrofobi vai ūdeni atgrūdoši.
TL; DR (pārāk ilgi; Nelasīju)
Joni ir pozitīvi vai negatīvi lādētas molekulas, un tāpēc tie ir hidrofīli, jo tos piesaista polāri uzlādētas ūdens molekulas. Ūdens molekulas gals ar skābekļa atomu ir negatīvi uzlādēts, savukārt ūdeņraža atoma gals ir pozitīvi uzlādēts. Pozitīvi lādētie ūdeņraža atomi piesaista negatīvi lādētos jonus, un skābekļa atoms - pozitīvi lādētos jonus. Molekulas bez jebkādiem lādiņiem, piemēram, nepolāras molekulas, mēdz būt hidrofobas vai atgrūst ūdeni.
Joni un polārās molekulas
Ūdens molekula tiek veidota no diviem ūdeņraža atomiem un skābekļa atoma, kas savienots ar divām polārām kovalentām saitēm. Šīs molekulas sauc par polārām, jo lādiņi atrodas abos molekulas pretējos galos. Skābekļa atoms kopīgi saistošos elektronus piesaista spēcīgāk nekā ūdeņraža atomus, tātad skābekļa gals molekulā ir negatīvi lādēts, bet abi ūdeņraža atomi ir pozitīvi jāmaksā.
Joni ir atomi, kas atteikušies vai saņēmuši papildu elektronus, un tāpēc tiem ir pozitīvi vai negatīvi lādiņi. Tie veido savienojumus ar jonu saitēm, kas nozīmē, ka savienojuma pozitīvi un negatīvi lādētie joni piesaista viens otru. Kad savienojums ir izšķīdināts ūdenī, katrs jons tiek piesaistīts ūdens molekulām un nonāk šķīdumā. Jonu saites rezultātā rodas hidrofīli savienojumi un joni.
Piemēram, kālija hlorīds, KCl, ir jonu savienojums, kas sastāv no kālija un hlora joniem. Ūdenī joni izšķīst un disociējas pozitīvi lādētos kālija jonos un negatīvi lādētos hlora jonos. Abus piesaista ūdens molekulas, un tāpēc tie ir hidrofīli.
Hidrofobas molekulas
Tā kā ūdens molekulas ir polāras, tās piesaista viena otru. Ūdens molekulas negatīvo skābekļa galu piesaista viens no pozitīvi uzlādētiem ūdeņraža atomiem. Ūdens molekulas veido salīdzinoši vājas starpmolekulārās saites, kuras sauc par ūdeņraža saitēm. Joniem ir pietiekami spēcīgs lādiņš, lai nojauktu šīs saites, un citas polārās molekulas var veidot līdzīgas saites ar ūdeņraža molekulām. Tāpēc joni un citas polārās molekulas ir hidrofilas.
Nepolārām molekulām nav atšķirīgi uzlādētu galu, un tāpēc tās nevar pārtraukt ūdens molekulu ūdeņraža saites. Ūdens molekulas paliek saistītas viena ar otru, un nepolārās molekulas nevar izšķīst. Tas nozīmē, ka šie materiāli, kas sastāv no nepolārām molekulām, ir hidrofobi vai ūdeni atgrūdoši. Daudzi tauki un eļļas ietilpst šajā kategorijā. Pretēji joniem, kas lādiņa dēļ vienmēr ir hidrofīli, nepolārās molekulas atdalās no ūdens un nevar izšķīst.