溶劑化

在溶液中，溶質被溶劑分子包圍的現象稱為溶劑化。

例如：氯化鈉在水溶液中，結構單元就是水化了的鈉離子（Na）和氯離子（Cl）,即氯化鈉被水溶劑化。

一個極性溶劑分子帶有部分正電荷的正端和帶部分負電荷的負端。正離子與溶劑的負端，負離子與溶劑的正端相互吸引，稱為離子-偶極作用，也成為離子-偶極鍵。離子-偶極作用是溶劑化的本質，一個離子可形成多個離子-偶極鍵，結果離子被溶劑化，被溶劑分子包圍。

質子溶劑的溶劑化作用除了離子-偶極鍵作用外，往往還有氫鍵的作用。

穩定了離子，降低了離子的化學反應活性。

例如：

質子溶劑不僅穩定正離子，還急劇地降低了負離子的反應活性，因為在質子溶劑中負離子的鹼性及親核性是相反的。

由國際純粹與應用化學聯合會 (IUPAC)定義，溶劑化是指溶質和溶劑之間的交互作用，使溶質在溶液中穩定。根據在依溶劑中離子被溶劑分子環繞，或是形成複合體，可以用來表示溶劑的狀態。(參考solvaton shell)溶劑化的觀念，也可應用於不溶的物質，例如，離子交換樹脂表面的官能基溶劑化。

在觀念上，溶劑化和溶解以及溶解性是不同的。溶解為化學動力學的過程，藉由其速率量化。當溶解率和沉澱率相等時，溶解性達到動態平衡的狀態。

藉由單位可以更瞭解三者之間的差異性。配位作用可透過配位數複雜的平衡常數來描述。溶解的單位為mol/s，而溶解性的單位為mol/kg。

溶劑化的不同，也在於液化伴隨着不可逆的化學改變。例如:鋅不可被鹽酸溶劑化，但它可藉由化學反應，形成可溶的氯化鋅鹽。

極性溶劑為包含鍵偶極矩的分子結構。此種化合物通常具有很高的介電常數(又稱:相對電容率)。溶劑的這些極性分子可以溶劑化離子，因為他們可以使帶有部分電荷的分子朝向離子以迴應靜電吸引。這種現象穩定了系統也創造出一溶劑殼結構 (或是水溶液中形成水合結構)。水是最常見且最穩定的極性溶劑。但也有其他的溶劑，例如:乙醇、甲醇、丙酮、乙腈、二甲基亞碸、碳酸亞丙酯。這些溶劑可用來溶解非有機化合物，如鹽類。

溶劑化牽涉到許多不同形式的分子間交互作用:氫鍵、離子偶極矩和範德華力和其他分子間作用力。氫鍵、離子偶極矩和分子間作用力，只會發生於極性溶劑。離子和離子間的作用力，只會發生於離子溶劑。偏向熱力學的溶劑化反應，只會發生於溶液的吉布斯自由能(Gibbs energy)降低時，比較溶劑和固體(或是氣體或液體)分離的Gibbs energy。這代表焓的改變量減熵的改變量(乘以絕對温度)為負值，或是指系統的 Gibbs free energy 降低。

溶液的導電率和離子的溶劑化有關。水合反應也影響生物分子電子和振動的性質。

對於溶劑化的發生，需要能量解開現存晶格中的個別離子及分子。對於打斷離子之間的吸引力這是非常重要的，等同於固體晶格的自由能(為離子互相鑑結，而形成晶格的能量釋放)。這個能量來自晶格的離子和溶劑中分子有關聯時所釋放的能量。這種形式的能量釋放稱為溶劑化的自由能。

溶液中的溶解熱為，溶液中的熱焓減掉分離系統的熱焓，而熵則是對應到不同的熵。大部分的氣體有負的解熱。而負的溶解熱代表溶質在高温時不易溶解。

雖然早期的想法為，離子半徑越高比例的陽離子帶電，或是電荷密度，會造成較多的溶劑化反應產生。這種想法，對於像是三價的鐵或是鑭系元素和錒系元素，為較易快速行水合反應而形成不溶的水合氧化物的元素，是不符合的。作為固體，明顯的無法進行溶劑化反應。

溶解熱可以幫助解釋為什麼有些離子晶格可以進行溶劑化反應，而有些不行。不同的能量對於一晶格離子之間的釋放與溶劑分子之間的結合，稱為溶解熱。溶液的熱焓如果為負，表示可能可溶解；而如果為正，則表示溶劑化不會發生。如果要使為正數的熱焓，發生溶劑化反應的話，就必須加入額外的能量，在離子分離時提高熵值。額外加入的熵，會使單獨計算物質是否溶解變得困難。溶劑的定量測量是藉由donor number所測。

一般來説，熱力學的溶液分析，是藉由反應作為標準來分析的。例如:如果加氯化鈉到水中，則此鹽類，會解離成鈉離子和氯離子。此解離的平衡方程式可以藉由改變反應的Gibb's free energy來預測。

Max Born已經寫出第一個離子化合物的溶劑化定量標準。

一般説來。作用物與生成物在溶液中都能或多或少的形成溶劑化物。這些溶劑化物若與任一種反應分子生成不穩定的中間化合物而使活化能降低，則可以使反應速率加快。如果溶劑分子與作用物生成比較穩定的化合物，則一般常能使活化能增高，而減慢反應速率。如果活化絡合物溶劑化後的能量降低，因而降低了活化能，就會使反應速率加快。 ^[1]