Содержание
Ионы являются гидрофильными или притягиваются к молекулам воды, потому что молекулы воды являются полярными, с отрицательным зарядом на одном конце и положительным зарядом на другом конце. Положительно заряженный конец молекулы воды притягивает отрицательно заряженные ионы, а отрицательно заряженный конец - положительно заряженные ионы. Поскольку ионы притягиваются к молекулам воды таким образом, они называются гидрофильными. Материалы, состоящие из неполярных молекул, имеют тенденцию быть гидрофобными или водоотталкивающими.
TL; DR (слишком долго; не читал)
Ионы являются положительно или отрицательно заряженными молекулами и поэтому гидрофильны, потому что они притягиваются к полярно заряженным молекулам воды. Конец молекулы воды с атомом кислорода заряжен отрицательно, а конец атома водорода заряжен положительно. Положительно заряженные атомы водорода притягивают отрицательно заряженные ионы, а атом кислорода притягивает положительно заряженные ионы. Молекулы без каких-либо зарядов, такие как неполярные молекулы, имеют тенденцию быть гидрофобными или отталкивать воду.
Ионы и Полярные Молекулы
Молекула воды состоит из двух атомов водорода и атома кислорода, связанных двумя полярными ковалентными связями. Эти молекулы называются полярными, потому что заряды находятся на двух противоположных концах молекулы. Атом кислорода притягивает общие связывающие электроны сильнее, чем атомы водорода, поэтому кислородный конец молекулы заряжен отрицательно, в то время как два атома водорода заряжены положительно.
Ионы - это атомы, которые отказались или получили дополнительные электроны и поэтому имеют положительные или отрицательные заряды. Они образуют соединения с ионными связями, то есть положительно и отрицательно заряженные ионы соединения притягивают друг друга. Когда соединение растворяется в воде, каждый ион притягивается к молекулам воды и переходит в раствор. Ионные связи приводят к гидрофильным соединениям и ионам.
Например, хлорид калия, KCl, является ионным соединением, составленным из ионов калия и хлора. В воде ионы растворяются и диссоциируют на положительно заряженные ионы калия и отрицательно заряженные ионы хлора. Оба притягиваются к молекулам воды и поэтому гидрофильны.
Гидрофобные молекулы
Поскольку молекулы воды полярны, они притягиваются друг к другу. Отрицательный кислородный конец молекулы воды притягивается к одному из положительно заряженных атомов водорода. Молекулы воды образуют сравнительно слабые межмолекулярные связи, называемые водородными связями. Ионы имеют достаточно сильный заряд, чтобы разорвать эти связи, и другие полярные молекулы могут образовывать аналогичные связи с молекулами водорода. Вот почему ионы и другие полярные молекулы являются гидрофильными.
Неполярные молекулы не имеют по-разному заряженных концов и поэтому не могут разорвать водородные связи молекул воды. Молекулы воды остаются связанными друг с другом, и неполярные молекулы не могут раствориться. Это означает, что эти материалы, состоящие из неполярных молекул, являются гидрофобными или водоотталкивающими. Многие жиры и масла попадают в эту категорию. В отличие от ионов, которые всегда гидрофильны из-за своего заряда, неполярные молекулы отделяются от воды и не могут растворяться.