Los iones son hidrófilos o atraídos por las moléculas de agua porque las moléculas de agua son polares, con una carga negativa en un extremo y una carga positiva en el otro. El extremo con carga positiva de la molécula de agua atrae los iones con carga negativa y los iones de carga positiva del extremo con carga negativa. Debido a que los iones son atraídos por las moléculas de agua de esta manera, se dice que son hidrófilos. Los materiales formados por moléculas no polares tienden a ser hidrofóbicos o repelentes del agua.

TL; DR (demasiado largo; no leído)

Los iones son moléculas cargadas positiva o negativamente y son por lo tanto, son hidrófilos porque se sienten atraídos por las moléculas de agua con carga polar. El extremo de la molécula de agua con el átomo de oxígeno está cargado negativamente mientras que el extremo del átomo de hidrógeno está cargado positivamente. Los átomos de hidrógeno cargados positivamente atraen iones cargados negativamente y el átomo de oxígeno atrae iones cargados positivamente. Las moléculas sin ninguna carga, como las moléculas no polares, tienden a ser hidrófobas o repeler el agua.

Iones y moléculas polares

Una molécula de agua se forma a partir de dos átomos de hidrógeno y un átomo de oxígeno unidos por dos enlaces covalentes polares. Estas moléculas se llaman polares porque las cargas están en los dos extremos opuestos de la molécula. El átomo de oxígeno atrae a los electrones de enlace compartidos más fuertemente que los átomos de hidrógeno, por lo que el extremo de oxígeno de la molécula está cargado negativamente mientras que los dos átomos de hidrógeno están cargados positivamente.

Los iones son átomos que se han rendido o recibido electrones extra y por lo tanto tienen cargas positivas o negativas. Forman compuestos con enlaces iónicos, lo que significa que los iones positivamente y negativamente cargados del compuesto se atraen entre sí. Cuando el compuesto se disuelve en agua, cada ion se atrae hacia las moléculas de agua y se disuelve. Los enlaces iónicos producen compuestos e iones hidrofílicos.

Por ejemplo, el cloruro de potasio, KCl, es un compuesto iónico compuesto por iones de potasio y cloro. En el agua, los iones se disuelven y se disocian en iones de potasio cargados positivamente y iones de cloro cargados negativamente. Ambos son atraídos por las moléculas de agua y, por lo tanto, son hidrófilos.

Moléculas hidrófobas

Como las moléculas de agua son polares, se atraen entre sí. El extremo negativo de oxígeno de la molécula de agua se ve atraído por uno de los átomos de hidrógeno cargados positivamente. Las moléculas de agua forman enlaces intermoleculares comparativamente débiles llamados enlaces de hidrógeno. Los iones tienen una carga lo suficientemente fuerte como para romper estos enlaces y otras moléculas polares pueden formar enlaces similares con las moléculas de hidrógeno. Es por eso que los iones y otras moléculas polares son hidrofílicas.

Las moléculas no polares no tienen extremos con carga diferente y por lo tanto no pueden romper los enlaces de hidrógeno de las moléculas de agua. Las moléculas de agua permanecen unidas entre sí y las moléculas no polares no se pueden disolver. Esto significa que estos materiales, formados por moléculas no polares, son hidrofóbicos o hidrófugos. Muchas grasas y aceites entran en esta categoría. A diferencia de los iones, que son siempre hidrófilos debido a su carga, las moléculas no polares se separan del agua y no se pueden disolver.