Ионы гидрофильны или притягиваются к молекулам воды, потому что молекулы воды полярны, с отрицательным зарядом на одном конце и положительным - на другом. Положительно заряженный конец молекулы воды притягивает отрицательно заряженные ионы, а отрицательно заряженный конец - положительно заряженные ионы. Поскольку ионы таким образом притягиваются к молекулам воды, они считаются гидрофильными. Материалы, состоящие из неполярных молекул, имеют тенденцию быть гидрофобными или водоотталкивающими.
TL; DR (слишком длинный; Не читал)
Ионы - это положительно или отрицательно заряженные молекулы, поэтому они гидрофильны, потому что они притягиваются к полярно заряженным молекулам воды. Конец молекулы воды с атомом кислорода заряжен отрицательно, а конец атома водорода заряжен положительно. Положительно заряженные атомы водорода притягивают отрицательно заряженные ионы, а атом кислорода притягивает положительно заряженные ионы. Молекулы без каких-либо зарядов, такие как неполярные молекулы, имеют тенденцию быть гидрофобными или отталкивать воду.
Ионы и полярные молекулы
Молекула воды образована двумя атомами водорода и атомом кислорода, связанными двумя полярными ковалентными связями. Эти молекулы называются полярными, потому что заряды находятся на двух противоположных концах молекулы. Атом кислорода притягивает общие связывающие электроны сильнее, чем атомы водорода, поэтому кислородный конец молекулы заряжен отрицательно, а два атома водорода положительно заряжено.
Ионы - это атомы, которые отдали или получили лишние электроны и, следовательно, имеют положительный или отрицательный заряд. Они образуют соединения с ионными связями, что означает, что положительно и отрицательно заряженные ионы соединения притягиваются друг к другу. Когда соединение растворяется в воде, каждый ион притягивается к молекулам воды и переходит в раствор. Ионные связи приводят к образованию гидрофильных соединений и ионов.
Например, хлорид калия, KCl, представляет собой ионное соединение, состоящее из ионов калия и хлора. В воде ионы растворяются и диссоциируют на положительно заряженные ионы калия и отрицательно заряженные ионы хлора. Оба они притягиваются к молекулам воды и поэтому гидрофильны.
Гидрофобные молекулы
Поскольку молекулы воды полярны, они притягиваются друг к другу. Отрицательный кислородный конец молекулы воды притягивается к одному из положительно заряженных атомов водорода. Молекулы воды образуют сравнительно слабые межмолекулярные связи, называемые водородными связями. Ионы обладают достаточно сильным зарядом, чтобы разорвать эти связи, и другие полярные молекулы могут образовывать аналогичные связи с молекулами водорода. Вот почему ионы и другие полярные молекулы гидрофильны.
Неполярные молекулы не имеют разных заряженных концов и поэтому не могут разорвать водородные связи молекул воды. Молекулы воды остаются связанными друг с другом, а неполярные молекулы не могут растворяться. Это означает, что эти материалы, состоящие из неполярных молекул, являются гидрофобными или водоотталкивающими. В эту категорию попадают многие жиры и масла. В отличие от ионов, которые всегда гидрофильны из-за своего заряда, неполярные молекулы отделяются от воды и не могут растворяться.