* 水は極性分子です: 酸素原子の電気陰性度のため、水(H₂O)は曲がっています。これにより、酸素に部分的な負電荷が生じ、水素原子に部分的な正電荷が生成されます。この極性により、水分子は互いに水素結合を形成できます。
* 酸素は有機分子に極性を生成します: 有機分子内の酸素原子も電気陰性であり、炭素や水素原子よりも強く電子を引き付けることを意味します。これにより、酸素原子の近くに部分的な負電荷が生じ、隣接する原子の近くに部分的な正電荷が発生し、分子内に極領域が生成されます。
* 水素結合: 水分子内の部分的に負の酸素原子は、酸素を含む極性有機分子(たとえば、アルコールやケトン)に部分的に陽性の水素原子と水素結合を形成できます。同様に、水分子内の部分的に陽性の水素原子は、有機分子の部分的に負の酸素原子と水素結合を形成できます。
水分子結合による酸素を含む水分子と有機分子の間の強い引力は、水への溶解度を高めます。
例:
* アルコール: アルコール中の-OHグループは、水と水素結合を形成することを可能にします。
* ケトンとアルデヒド: ケトンとアルデヒドのカルボニル基(C =O)は、アルコールよりもわずかに弱いとはいえ、水と水素結合を形成します。
* カルボン酸: カルボン酸の-COOH基は、水と2つの水素結合を形成することができ、さらに溶けやすくなります。
注: 有機分子のサイズと形状もその溶解度に影響します。より大きな分子と非極性領域の分子は、たとえ酸素原子が含まれていても、可溶性が低い場合があります。