Les substances qui ont des molécules ioniques ou des molécules polaires se dissolvent généralement dans l'eau parce que les molécules d'eau ont la capacité d'entourer complètement ces molécules et de les disperser en solution. Les molécules non polaires n'interagissent pas avec les molécules d'eau et sont donc insolubles dans l'eau.
L'eau est une molécule polaire. Il se compose de deux atomes d'hydrogène attachés à un atome d'oxygène central dans une forme courbée. L'atome d'oxygène est plus électronégatif que l'hydrogène et a tendance à attirer vers lui des paires d'électrons liés, gagnant ainsi une charge négative partielle. Les atomes d'hydrogène se retrouvent avec une charge positive partielle. Les charges partielles d'une molécule d'eau interagissent avec d'autres molécules chargées.
Les molécules ioniques, lorsqu'elles sont ajoutées à l'eau, ont tendance à se diviser en ions positifs et négatifs. Les ions positifs sont entourés par les atomes d'oxygène des molécules d'eau, car ils ont une charge négative partielle, tandis que les ions négatifs sont entourés par les atomes d'hydrogène partiellement positifs de l'eau. Comme chaque ion est entouré de molécules d'eau, les ions sont dits hydratés et restent séparés les uns des autres. Les ions sont complètement dispersés dans l'eau et sont dits solubles.
Les substances polaires sont constituées de molécules qui interagissent les unes avec les autres par des interactions dipolaires. Les interactions intermoléculaires doivent être rompues pour que la substance se dissolve dans n'importe quel solvant. Lorsqu'une molécule polaire est ajoutée à l'eau, les atomes partiellement positifs de la molécule polaire sont attirés vers les atomes partiellement négatifs d'oxygène dans les molécules d'eau et les atomes partiellement négatifs de la molécule polaire sont attirés vers les atomes partiellement positifs d'hydrogène dans le molécule d'eau. Cette attraction rompt les interactions dipolaires entre les molécules polaires en redirigeant les interactions pour inclure également les molécules d'eau. Lorsque chaque molécule polaire est complètement entourée d'eau, la substance polaire est dite dissoute.
