Le sostanze che hanno molecole ioniche o molecole polari generalmente si dissolvono in acqua perché le molecole d'acqua hanno la capacità di circondarle completamente e disperdere in soluzione. Le molecole non polari non interagiscono con le molecole d'acqua e sono quindi insolubili in acqua.
L'acqua è una molecola polare. Consiste di due atomi di idrogeno collegati ad un atomo di ossigeno centrale in una forma piegata. L'atomo di ossigeno è più elettronegativo dell'idrogeno e ha la tendenza ad attrarre coppie di elettroni legate verso se stesso, ottenendo così una carica parziale negativa. Gli atomi di idrogeno finiscono con una carica positiva parziale. Le cariche parziali in una molecola d'acqua interagiscono con altre molecole che vengono caricate.
Le molecole ioniche, se aggiunte all'acqua, tendono a dividersi in ioni positivi e negativi. Gli ioni positivi sono circondati dagli atomi di ossigeno delle molecole d'acqua, poiché hanno una carica negativa parziale, mentre gli ioni negativi sono circondati dagli atomi di idrogeno parzialmente positivi dell'acqua. Poiché ogni ione è circondato da molecole d'acqua, si dice che gli ioni sono idratati e rimangono separati l'uno dall'altro. Gli ioni sono completamente dispersi in acqua e si dice che siano solubili.
Le sostanze polari sono costituite da molecole che interagiscono l'una con l'altra attraverso le interazioni dipolari. Le interazioni intermolecolari devono essere interrotte affinché la sostanza si dissolva in qualsiasi solvente. Quando una molecola polare viene aggiunta all'acqua, gli atomi parziali positivi della molecola polare sono attratti dagli atomi negativi parziali dell'ossigeno nelle molecole d'acqua e gli atomi parziali negativi della molecola polare sono attratti verso gli atomi positivi parziali dell'idrogeno nel molecola d'acqua. Questa attrazione rompe le interazioni dipolari tra le molecole polari reindirizzando le interazioni per includere anche le molecole d'acqua. Quando ogni molecola polare è completamente circondata dall'acqua, si dice che la sostanza polare è dissolta.
