U kemiji, kada se tvar poznata kao otopljena tvar otopi u drugoj, poznatoj kao otapalo, naziva se otopinom. Solvatacija je proces u kojem se tijekom toga događa kemijska reakcija i otopljena tvar i otapalo se spajaju kako bi formirali slabe kovalentne elektronske veze. Proces otapanja usko je povezan s otapanjem i topljivošću, s tehničkom razlikom da stvara stabilno stanje u otopini gdje se ionski naboji otopljene tvari i otapala međusobno poništavaju kako bi tvorili ukupni neutralni naboj.
Iako se solvatacijski model može primijeniti i na netopivi materijal gdje se procesi ionske izmjene odvijaju na čvrstoj površini, najčešće se vidi u vodenim otopinama. Smatra se važnim procesom za razumijevanje u kemiji jer se većina kemijskih reakcija odvija u stanju otopine. U biologiji se u biti sve biokemijske reakcije u ljudskom tijelu također odvijaju u otopini na bazi vode, pa je tu otopinu još važnije razumjeti.
Uobičajeni proces otapanja vode, također poznat kao hidratacija, ima izravan utjecaj na sigurnost gradskih vodoopskrba. Voda koju općine pročišćavaju za piće i druge namjene nije čista voda i, zapravo, može završiti s više otopljenih krutih tvari u njoj zbog hidratacije nego što je to u početku. To je zato što molekule vode općenito sadrže dovoljno ionske energije da razbiju strukturu ionskih krutina kristalne rešetke, kao što je natrijev klorid.
Proces solvatacije događa se samo s polarnim otapalima, od kojih je voda jedno. Polarno otapalo je kemikalija u kojoj postoji ili trajno razdvajanje pozitivnih i negativnih naboja ili gdje središte naboja nije uravnoteženo. Za polarna otapala se kaže da imaju visoke dielektrične konstante ili snažnu sposobnost koncentriranja električnog toka. Drugi primjeri polarnih otapala uključuju etanol, butanol i mravlju kiselinu.
Kada dođe do procesa solvatacije, mijenjaju se i razine energije solvatacije. Energija se oslobađa kada se otapalo koordinira sa slobodnim ionima, što je poznato kao energija ligacije. Kako se ioni raspršuju u otapalu, energija je vezana u procesu poznatom kao energija disperzije.
Neke tvari mogu osloboditi velike količine energije u obliku topline kada se solvatacija dogodi u vodi, mjereno u kilogram-Joules/mol, a druge oslobađaju vrlo malo, ovisno o njihovoj molekularnoj strukturi. Molarna entalpija, ili sadržaj topline, aluminijevog klorida, AlCl3, je -373.63 kJ/mol, dok je sumporna kiselina, H2SO4, jedna trećina te razine na -95.28 kJ/mol, što ih kategorizira kao oslobađanje velike količine energije u otapanje vode. Primjeri molekula koje oslobađaju male molarne entalpije uključuju litijev nitrat, LiNO3, na -2.51 kJ/mol i kalijev klorid, KCl, na -17.22 kJ/mol.