Os íons são hidrofílicos ou atraídos pelas moléculas de água porque as moléculas de água são polares, com carga negativa em uma extremidade e carga positiva na outra extremidade. A extremidade carregada positivamente da molécula de água atrai íons carregados negativamente e os íons carregados positivamente da extremidade carregada negativamente. Como os íons são atraídos pelas moléculas de água dessa forma, eles são considerados hidrofílicos. Materiais compostos de moléculas não-polares tendem a ser hidrofóbicos ou repelem a água.

TL; DR (muito longo; não lidos)

Íons são moléculas com carga positiva ou negativa e são portanto, hidrofílicos porque são atraídos por moléculas de água com carga polar. A extremidade da molécula de água com o átomo de oxigênio é carregada negativamente enquanto a extremidade do átomo de hidrogênio é carregada positivamente. Os átomos de hidrogênio carregados positivamente atraem íons carregados negativamente e o átomo de oxigênio atrai íons carregados positivamente. Moléculas sem nenhuma carga, como moléculas não-polares, tendem a ser hidrofóbicas ou repelem a água.

Íons e Moléculas Polares

Uma molécula de água é formada por dois átomos de hidrogênio e um átomo de oxigênio ligado por dois ligações covalentes polares. Essas moléculas são chamadas de polares porque as cargas estão nas duas extremidades opostas da molécula. O átomo de oxigênio atrai os elétrons de ligação compartilhada mais fortemente do que os átomos de hidrogênio, então 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 positivos e negativos do composto 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 composto de íons potássio e cloro. Na água, os íons se dissolvem e se dissociam em íons de potássio carregados positivamente e íons de cloro carregados negativamente. Ambos são atraídos pelas moléculas de água e são, portanto, hidrofílicos.

Moléculas Hidrofóbicas

Como as moléculas de água são polares, elas são atraídas umas pelas outras. A extremidade negativa de oxigênio da molécula de água é atraída por um dos átomos de hidrogênio carregados positivamente. As moléculas de água formam ligações intermoleculares comparativamente fracas, chamadas ligações de hidrogênio. Íons têm uma carga forte o suficiente para quebrar essas ligações e outras moléculas polares podem formar ligações similares com moléculas de hidrogênio. É por isso que os íons e outras moléculas polares são hidrofílicos.

As moléculas não-polares não têm extremidades carregadas de maneira diferente e, portanto, não podem romper 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 repelentes de 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 separam-se da água e não podem se dissolver.