I composti polari tendono a dissolversi in acqua, e possiamo estendere questa generalità ai composti più polari di tutti i composti ionici. Il sale da tavola, o cloruro di sodio (NaCl), il composto ionico più comune, è solubile in acqua (360 g/L). Ricordiamo che il NaCl è un cristallo di sale composto non da molecole discrete di NaCl, ma piuttosto da una serie estesa di ioni Na+ e Cl- legati insieme in tre dimensioni attraverso interazioni elettrostatiche. Quando il NaCl si dissolve in acqua, le interazioni elettrostatiche all’interno del cristallo devono essere rotte. Al contrario, quando i composti molecolari si dissolvono in acqua, sono le forze intermolecolari tra molecole separate ad essere interrotte. Si potrebbe immaginare che la rottura delle interazioni ioniche richieda un input di energia molto alto (abbiamo già visto che i diamanti non si sciolgono in acqua perché i legami covalenti reali devono essere rotti). Questo sarebbe vero se considerassimo solo l’energia richiesta per rompere le interazioni ioniche, come indicato dal fatto che il NaCl fonde a 801 oC e bolle a 1413 oC. Ma sappiamo che sostanze come il NaCl si sciolgono facilmente in acqua, quindi chiaramente c’è qualcos’altro sotto. Il trucco è considerare l’intero sistema quando il NaCl si dissolve, proprio come abbiamo fatto per le specie molecolari. Dobbiamo considerare le interazioni che si rompono e quelle che si formano. Questi cambiamenti nelle interazioni si riflettono nel termine ΔH (da ΔG = ΔH – TΔS).

Quando un cristallo di NaCl entra in contatto con l’acqua, le molecole di acqua interagiscono con gli ioni Na+ e Cl- sulla superficie del cristallo, come mostrato in figura. Le estremità positive delle molecole d’acqua (gli idrogeni) interagiscono con gli ioni cloruro, mentre l’estremità negativa delle molecole d’acqua (l’ossigeno) interagisce con gli ioni sodio. Così lo ione sulla superficie del solido interagisce con le molecole d’acqua della soluzione; queste molecole d’acqua formano un cluster dinamico intorno allo ione. Il movimento termico che rappresenta l’idratazione di un Na (che riflette l’energia cinetica delle molecole, cioè lo ione + su una superficie di NaCl.
movimento guidato da collisioni con altre molecole del sistema) sposta poi lo ione e il suo guscio d’acqua in soluzione.116 Il guscio d’acqua è altamente dinamico – le molecole entrano ed escono da esso. L’interazione ione-dipolo tra ioni e molecole d’acqua può essere fortemente stabilizzante (- ΔH). Il processo con cui le molecole di solvente interagiscono e stabilizzano le molecole di soluto in soluzione è chiamato solvatazione. Quando l’acqua è il solvente, il processo è noto come idratazione.