En química, cuando una sustancia conocida como soluto se disuelve en otra, conocida como disolvente, se denomina solución. La solvatación es un proceso en el que se produce una reacción química durante este proceso y tanto el soluto como el disolvente se combinan para formar enlaces de electrones covalentes débiles. El proceso de solvatación está estrechamente relacionado con la disolución y la solubilidad, con la distinción técnica de que crea un estado estable en la solución donde las cargas iónicas del soluto y el solvente se cancelan entre sí para formar una carga neutra general.
Aunque el modelo de solvatación también se puede aplicar a material insoluble donde los procesos de intercambio iónico ocurren en una superficie sólida, se ve con mayor frecuencia en soluciones acuosas. Se considera un proceso importante de entender en química, ya que la mayoría de las reacciones químicas ocurren en estado de solución. En biología, esencialmente todas las reacciones bioquímicas en el cuerpo humano también tienen lugar en una solución a base de agua, por lo que la solvatación es aún más importante de comprender allí.
El proceso común de solvatación del agua, también conocido como hidratación, tiene un impacto directo en la seguridad de los suministros de agua de la ciudad. El agua que los municipios purifican para beber y otros usos no es agua pura y, de hecho, puede terminar con más sólidos disueltos debido a la hidratación de los que tenía al principio. Esto se debe a que las moléculas de agua generalmente contienen suficiente energía iónica para descomponer la estructura de los sólidos iónicos de la red cristalina, como el cloruro de sodio.
El proceso de solvatación solo ocurre con solventes polares, de los cuales el agua es uno. Un solvente polar es una sustancia química donde hay una separación permanente de cargas positivas y negativas o donde el centro de las cargas no está equilibrado. Se dice que los disolventes polares tienen altas constantes dieléctricas o una gran capacidad para concentrar el flujo eléctrico. Otros ejemplos de disolventes polares incluyen etanol, butanol y ácido fórmico.
Cuando ocurre el proceso de solvatación, los niveles de energía de solvatación también cambian. La energía se libera cuando el disolvente se coordina con los iones libres, lo que se conoce como energía de ligadura. A medida que los iones se dispersan en el solvente, la energía se une en un proceso conocido como energía de dispersión.
Algunas sustancias pueden liberar grandes cantidades de energía en forma de calor cuando se produce la solvatación en agua, medida en kilogramos-Joules / mol, y otras liberan muy poca, dependiendo de su estructura molecular. La entalpía molar, o contenido de calor, del cloruro de aluminio, AlCl3, es -373.63 kJ / mol, mientras que el del ácido sulfúrico, H2SO4, es un tercio de ese nivel a -95.28 kJ / mol, categorizándolos como liberadores de grandes cantidades de energía en una solvatación de agua. Ejemplos de moléculas que liberan pequeñas velocidades de entalpía molar incluyen nitrato de litio, LiNO3, a -2.51 kJ / mol y cloruro de potasio, KCl, a -17.22 kJ / mol.