תוֹכֶן
יונים הם הידרופיליים או נמשכים למולקולות מים מכיוון שמולקולות המים הן קוטביות, עם מטען שלילי בקצה אחד ומטען חיובי בקצה השני. הקצה הטעון חיובי של מולקולת המים מושך יוני טעון שלילי והקצה הטעון השלילי יוניונים טעונים חיובי. מכיוון שיונים נמשכים למולקולות המים בדרך זו, אומרים שהם הידרופיליים. חומרים המורכבים ממולקולות לא קוטביות נוטים להיות הידרופוביים או דוחים מים.
TL; DR (יותר מדי זמן; לא קרא)
יונים הם מולקולות טעונות באופן חיובי או שלילי ולכן הם הידרופיליים מכיוון שהם נמשכים למולקולות מים טעונות קוטביות. קצה מולקולת המים עם אטום החמצן טעון באופן שלילי ואילו קצה אטום המימן טעון חיובי. אטומי המימן בעלי המטען החיובי מושכים יוני טעון שלילי ואטום החמצן מושך יוני טעון חיובי. מולקולות ללא מטענים כמו מולקולות לא קוטביות נוטות להיות הידרופוביות או להדוף מים.
יונים ומולקולות קוטביות
מולקולת מים נוצרת משני אטומי מימן ואטום חמצן המקושר על ידי שני קשרים קוולנטים קוטביים. מולקולות אלה נקראות קוטביות מכיוון שהמטענים נמצאים בשני הקצוות הנגדים של המולקולה. אטום החמצן מושך את האלקטרונים המקשרים המשותפים חזק יותר מאשר אטומי המימן, כך שקצה החמצן של המולקולה נטען שלילית בעוד שני אטומי המימן טעונים באופן חיובי.
יונים הם אטומים שוויתרו או קיבלו אלקטרונים נוספים ולכן יש מטענים חיוביים או שליליים. הם יוצרים תרכובות עם קשרים יוניים, כלומר היונים הטעונים באופן חיובי ושלילי של התרכובת מושכים זה את זה. כאשר המומס המתחם במים, כל יון נמשך למולקולות המים ונכנס לתמיסה. הקשרים היוניים גורמים לתרכובות ויונים הידרופיליים.
לדוגמא, אשלגן כלורי, KCl, הוא תרכובת יונית המורכבת מיוני אשלגן וכלור. במים, היונים מתמוססים ומתנתקים ליוני אשלגן טעונים חיובי ויוני כלור טעונים באופן שלילי. שניהם נמשכים למולקולות המים ולכן הם הידרופיליים.
מולקולות הידרופוביות
מכיוון שמולקולות מים קוטביות, הן נמשכות זו לזו. קצה החמצן השלילי של מולקולת המים נמשך לאחד מאטומי המימן החיוביים. מולקולות המים יוצרות קשרים בין-מולקולריים חלשים יחסית הנקראים קשרי מימן. ליונים יש מטען חזק מספיק כדי לשבור את הקשרים הללו ומולקולות קוטב אחרות יכולות ליצור קשרים דומים עם מולקולות מימן. לכן יונים ומולקולות קוטב אחרות הינן הידרופיליות.
למולקולות שאינן קוטביות אין קצוות טעונים שונים ולכן אינן יכולות לשבור את קשרי המימן של מולקולות המים. מולקולות המים נשארות קשורות זו בזו והמולקולות הלא קוטביות אינן יכולות להתמוסס. פירוש הדבר שחומרים אלה, המורכבים ממולקולות לא קוטביות, הם הידרופוביים או דוחים מים. שומנים ושמנים רבים נכללים בקטגוריה זו. בניגוד ליונים, שהם תמיד הידרופיליים בגלל המטען שלהם, המולקולות הלא קוטביות נפרדות מהמים ולא מצליחות להתמוסס.