Ioni so hidrofilni ali jih molekule vode privlačijo, ker so molekule vode polarne, z negativnim nabojem na enem koncu in pozitivnim nabojem na drugem koncu. Pozitivno nabit konec molekule vode privlači negativno nabite ione, negativno nabiti pa pozitivno nabite ione. Ker molekule vode na ta način privlačijo ione, naj bi bili hidrofilni. Materiali, sestavljeni iz nepolarnih molekul, so ponavadi hidrofobni ali vodoodbojni.
TL; DR (predolgo; Nisem prebral)
Ioni so pozitivno ali negativno nabiti molekuli in so zato hidrofilni, ker jih privlačijo polarno nabite molekule vode. Konec molekule vode z atomom kisika je negativno nabit, konec vodikovega atoma pa pozitivno nabit. Pozitivno nabiti atomi vodika privlačijo negativno nabite ione, kisikov atom pa pozitivno nabite ione. Molekule brez nabojev, kot so nepolarne molekule, so ponavadi hidrofobne ali odbijajo vodo.
Ioni in polarne molekule
Molekula vode nastane iz dveh atomov vodika in atoma kisika, povezanih z dvema polarnima kovalentnima vezema. Te molekule imenujemo polarne, ker so naboji na dveh nasprotnih koncih molekule. Atom kisika privlači skupne elektrone veže močneje kot atomi vodika, torej kisikov konec molekule je negativno nabit, oba atoma vodika pa pozitivno zaračunano.
Ioni so atomi, ki so se odpovedali ali prejeli dodatne elektrone in imajo zato pozitivne ali negativne naboje. Tvorijo spojine z ionskimi vezmi, kar pomeni, da se pozitivno in negativno nabiti ioni spojine medsebojno privlačijo. Ko se spojina raztopi v vodi, vsak ion privlači molekule vode in gre v raztopino. Zaradi ionskih vezi nastanejo hidrofilne spojine in ioni.
Na primer, kalijev klorid, KCl, je ionska spojina, sestavljena iz kalijevih in klorovih ionov. V vodi se ioni raztopijo in disociirajo na pozitivno nabite kalijeve ione in negativno nabite klorove ione. Obe privlačita molekuli vode in sta zato hidrofilni.
Hidrofobne molekule
Ker so molekule vode polarne, jih privlači med seboj. Negativni konec kisikove molekule vode privlači eden od pozitivno nabitih atomov vodika. Molekule vode tvorijo razmeroma šibke medmolekularne vezi, imenovane vodikove vezi. Ioni imajo dovolj močan naboj, da pretrgajo te vezi, druge polarne molekule pa lahko tvorijo podobne vezi z molekulami vodika. Zato so ioni in druge polarne molekule hidrofilni.
Nepolarne molekule nimajo različno nabitih koncev in zato ne morejo pretrgati vodikovih vezi molekul vode. Molekule vode ostanejo povezane med seboj in nepolarne molekule se ne morejo raztopiti. To pomeni, da so ti materiali, sestavljeni iz nepolarnih molekul, hidrofobni ali vodoodbojni. V to kategorijo spada veliko maščob in olj. V nasprotju z ioni, ki so zaradi naboja vedno hidrofilni, se nepolarne molekule ločijo od vode in se ne morejo raztopiti.