As substâncias que têm moléculas iônicas ou polares geralmente se dissolvem na água porque as moléculas de água têm a capacidade de envolver essas moléculas completamente e dispersá-las em solução. As moléculas não polares não interagem com as moléculas de água e, portanto, são insolúveis na água.
A água é uma molécula polar. Consiste em dois átomos de hidrogênio ligados a um átomo central de oxigênio em forma curvada. O átomo de oxigênio é mais eletronegativo que o hidrogênio e tem a tendência de atrair pares de elétrons ligados para si, ganhando assim uma carga negativa parcial. Os átomos de hidrogênio terminam com uma carga parcial positiva. As cargas parciais em uma molécula de água interagem com outras moléculas que são carregadas.
As moléculas iônicas, quando adicionadas à água, tendem a se dividir em íons positivos e negativos. Os íons positivos são circundados pelos átomos de oxigênio das moléculas de água, uma vez que possuem uma carga negativa parcial, enquanto os íons negativos são circundados pelos átomos de hidrogênio parcialmente positivos da água. Uma vez que cada íon está rodeado por moléculas de água, os íons são considerados hidratados e permanecem separados uns dos outros. Os íons são completamente dispersos em água e são considerados solúveis.
Substâncias polares são feitas de moléculas que interagem umas com as outras por meio de interações dipolo. As interações intermoleculares devem ser quebradas para que a substância se dissolva em qualquer solvente. Quando uma molécula polar é adicionada à água, os átomos positivos parciais da molécula polar são atraídos pelos átomos negativos parciais de oxigênio nas moléculas de água e os átomos negativos parciais da molécula polar são atraídos pelos átomos positivos parciais de hidrogênio no molécula de água. Essa atração quebra as interações dipolares entre as moléculas polares, redirecionando as interações para incluir também as moléculas de água. Quando cada molécula polar está completamente rodeada por água, diz-se que a substância polar está dissolvida.
