Les substances non polaires sont insolubles dans l'eau

Contrairement aux molécules hydrophiles, les hydrocarbures (octane, par ex.) et d'autres substances non ou apolaires ont une très faible solubilité dans l'eau. Comme il n'y a pas possibilité de ponts H, les molécules d'eau ont tendance à s'accoler entre elles et à exclure les molécules non polaires et à les agréger les unes aux autres (par ex. dans l'eau, l'huile se rassemble en une gouttelette unique).

Le phénomène d'exclusion des substances non polaires par l'eau s'appelle effet hydrophobe

Par ex. les fig. (2.6 et 2.7) montrent un savon (palmitate de Na) et un détergent ionique (le SDS) qui sont à la fois hydrophiles (par leur partie ionisée) et hydrophobes (par leur chaîne hydrocarbonée). Ces 2 molécules sont amphipatiques: quand on les pose délicatement à la surface de l'eau, elles s'étalent en couches monomoléculaires (formation de ponts H entre l'eau et les parties polaires) et les queues apolaires sont dressées hors de l'eau. Ce phénomène ressemble aux mécanisme de formation des membranes plasmiques (à la différence qu'elles sont organisées en bicouche, voir le chapitre sur les lipides).

Si la concentration en savon ou détergent est >, il y a formation de micelles: la partie hydrophobe est à l'intérieur et les parties hydrophiles à l'extérieur, ce qui permet de diminuer le contact de la partie hydrophobe avec l'eau. Leur pouvoir nettoyant provient de l'enrobage des graisses et des huiles dans le coeur des micelles, celles-ci restant solubles dans l'eau grâce à leur partie hydrophile.