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Os íons são hidrofílicos ou atraídos pelas moléculas de água porque as moléculas de água são polares, com uma carga negativa em uma extremidade e uma carga positiva na outra extremidade. A extremidade carregada positivamente da molécula de água atrai íons carregados negativamente e a extremidade carregada negativamente íons carregados positivamente. Como os íons são atraídos para as moléculas de água dessa maneira, eles são considerados hidrofílicos. Os materiais compostos de moléculas não polares tendem a ser hidrofóbicos ou repelentes à água.
TL; DR (muito longo; não leu)
Os íons são moléculas carregadas positiva ou negativamente e, portanto, são hidrofílicos porque são atraídos por moléculas de água com carga polar. O final da molécula de água com o átomo de oxigênio é carregado negativamente enquanto o final do átomo de hidrogênio é carregado positivamente. Os átomos de hidrogênio com carga positiva atraem íons com carga negativa e o átomo de oxigênio atrai íons com carga positiva. Moléculas sem quaisquer cargas, como moléculas não polares, tendem a ser hidrofóbicas ou a repelir a água.
Íons e Moléculas Polares
Uma molécula de água é formada a partir de dois átomos de hidrogênio e um átomo de oxigênio ligado por duas ligações covalentes polares. Essas moléculas são chamadas polares porque as cargas estão nas duas extremidades opostas da molécula. O átomo de oxigênio atrai os elétrons de ligação compartilhada mais fortemente que os átomos de hidrogênio, de modo que a extremidade de oxigênio da molécula é carregada negativamente enquanto os dois átomos de hidrogênio são carregados positivamente.
Íons são átomos que desistiram ou receberam elétrons extras e, portanto, têm cargas positivas ou negativas. Eles formam compostos com ligações iônicas, o que significa que os íons carregados positiva e negativamente se atraem. Quando o composto é dissolvido em água, cada íon é atraído para as moléculas de água e entra em solução. As ligações iônicas resultam em compostos hidrofílicos e íons.
Por exemplo, o cloreto de potássio, KCl, é um composto iônico constituído por íons potássio e cloro. Na água, os íons se dissolvem e se dissociam em íons de potássio com carga positiva e íons de cloro com carga negativa. Ambos são atraídos pelas moléculas de água e, portanto, são hidrofílicos.
Moléculas Hidrofóbicas
Como as moléculas de água são polares, elas são atraídas uma pela outra. A extremidade negativa de oxigênio da molécula de água é atraída para um dos átomos de hidrogênio carregados positivamente. As moléculas de água formam ligações intermoleculares comparativamente fracas chamadas ligações de hidrogênio. Os íons têm uma carga forte o suficiente para romper essas ligações e outras moléculas polares podem formar ligações semelhantes com as moléculas de hidrogênio. É por isso que os íons e outras moléculas polares são hidrofílicas.
Moléculas não polares não possuem pontas com cargas diferentes e, portanto, não podem quebrar as ligações de hidrogênio das moléculas de água. As moléculas de água permanecem ligadas umas às outras e as moléculas não polares não podem se dissolver. Isso significa que esses materiais, compostos de moléculas não polares, são hidrofóbicos ou repelem a água. Muitas gorduras e óleos se enquadram nessa categoria. Ao contrário dos íons, que são sempre hidrofílicos devido à sua carga, as moléculas não polares se separam da água e não podem se dissolver.