In der Chemie spricht man von einer Lösung, wenn sich eine Substanz, die als gelöster Stoff bekannt ist, in einer anderen, einem sogenannten Lösungsmittel, auflöst. Solvatation ist ein Prozess, bei dem eine chemische Reaktion stattfindet und sowohl der gelöste Stoff als auch das Lösungsmittel sich verbinden, um schwache kovalente Elektronenbindungen zu bilden. Der Solvatationsprozess ist eng mit der Auflösung und Löslichkeit verbunden, mit dem technischen Unterschied, dass er einen stabilen Zustand in der Lösung erzeugt, in dem sich ionische Ladungen des gelösten Stoffes und des Lösungsmittels gegenseitig aufheben, um eine neutrale Gesamtladung zu bilden.
Obwohl das Solvatationsmodell auch auf unlösliches Material angewendet werden kann, bei dem Ionenaustauschprozesse auf einer festen Oberfläche stattfinden, wird es am häufigsten in wässrigen Lösungen beobachtet. Es gilt als ein wichtiger Prozess in der Chemie zu verstehen, da die meisten chemischen Reaktionen im gelösten Zustand ablaufen. Da in der Biologie im Wesentlichen alle biochemischen Reaktionen im menschlichen Körper auch in einer wässrigen Lösung ablaufen, ist es dort noch wichtiger, die Solvatation zu verstehen.
Der übliche Prozess der Wassersolvatisierung, auch Hydratation genannt, hat einen direkten Einfluss auf die Sicherheit der städtischen Wasserversorgung. Wasser, das von Gemeinden zum Trinken und für andere Zwecke gereinigt wird, ist kein reines Wasser und kann aufgrund der Hydratation tatsächlich mehr gelöste Feststoffe enthalten als ursprünglich. Dies liegt daran, dass Wassermoleküle im Allgemeinen genug ionische Energie enthalten, um die Struktur von ionischen Kristallgitterfeststoffen wie Natriumchlorid aufzubrechen.
Der Solvatationsprozess findet nur bei polaren Lösungsmitteln statt, zu denen auch Wasser gehört. Ein polares Lösungsmittel ist eine Chemikalie, bei der entweder eine permanente Trennung von positiven und negativen Ladungen stattfindet oder bei der das Zentrum für die Ladungen nicht ausgeglichen ist. Polare Lösungsmittel sollen hohe Dielektrizitätskonstanten oder eine starke Fähigkeit haben, den elektrischen Fluss zu konzentrieren. Andere Beispiele für polare Lösungsmittel umfassen Ethanol, Butanol und Ameisensäure.
Wenn der Solvatationsprozess stattfindet, ändern sich auch die Solvatationsenergieniveaus. Bei der Koordination des Lösungsmittels mit den freien Ionen wird Energie freigesetzt, die als Ligationsenergie bekannt ist. Bei der Dispergierung der Ionen im Lösungsmittel wird die Energie in einem als Dispergierenergie bezeichneten Vorgang gebunden.
Manche Stoffe können bei der Solvatation in Wasser große Energiemengen als Wärme freisetzen, gemessen in Kilogramm-Joule/Mol, andere wiederum nur sehr wenig, abhängig von ihrer Molekülstruktur. Die molare Enthalpie oder der Wärmegehalt von Aluminiumchlorid, AlCl3, beträgt -373.63 kJ/mol, während die von Schwefelsäure, H2SO4, mit -95.28 kJ/mol ein Drittel des Wertes beträgt, was sie als hohe Energiemengen freisetzend kategorisiert eine Solvatation von Wasser. Beispiele für Moleküle, die kleine molare Enthalpieraten freisetzen, umfassen Lithiumnitrat, LiNO3, mit –2.51 kJ/mol und Kaliumchlorid, KCl, mit –17.22 kJ/mol.