Quá trình hòa tan là quá trình phân tán chất tan dưới dạng các tiểu phân (phân tử, nguyên tử, ion) trong khắp thể tích dung môi, đồng thời xuất hiện lực tương tác giữa các phân tử dung môi với các tiểu phân chất tan để tạo thành các hợp chất hóa học gọi là Sonvat, nếu dung môi là nước thì gọi là các hidrat.

Quá trình hòa tan có diễn ra dễ dàng hay không tùy thuộc vào cường độ của ba loại tương tác:

- Tương tác giữa các phân tử dung môi.

- Tương tác giữa các tiểu phân chất tan.

- Tương tác giữa các tiểu phân chất tan với các phân tử dung môi.

Ở chương 1, chúng ta đã xem xét sự biến thiên năng lượng đi kèm với các phản ứng hóa học. Tương tự, quá trình hòa tan tạo dung dịch cũng có sự biến thiên năng lượng đi kèm. Ví dụ, khi chúng ta hòa tan NaOH vào nước, quá trình hòa tan là tỏa nhiệt. Ngược lại, khi hòa tan NH₄NO₃ trong nước, quá trình là thu nhiệt.

Quá trình hòa tan tạo dung dịch bao gồm 3 bước như sau:

- Bước 1: Sự tách rời nhau của các phần tử chất tan.

Bước này luôn luôn thu nhiệt (∆H₁ > 0) vì cần cung cấp năng lượng để thắng lực liên kết giữa các phân tử chất tan.

- Bước 2: Sự tách rời của các phân tử dung môi để tạo chỗ trống cho các phân tử chất tan.

Bước này cũng thu nhiệt (∆H₂ > 0) vì cần cung cấp năng lượng để thắng lực liên kết giữa các phân tử dung môi.

- Bước 3: Sự hòa trộn và tương tác giữa các tiểu phân chất tan với các phân tử dung môi.

Bước này tỏa nhiệt (∆H₃ < 0), bởi vì năng lượng được giải phóng khi các tiểu phân chất tan tương tác với các phân tử dung môi.

Hiệu ứng nhiệt của quá trình hòa tan ∆H_ht bằng tổng hiệu ứng nhiệt của cả ba bước: ∆H_ht =  ∆H₁ + ∆H₂ + ∆H₃.

Nếu lực tương tác giữa các tiểu phân chất tan với các phân tử dung môi lớn hơn hai lực liên kết kia (ở bước 1 và 2) thì quá trình hòa tan là quá trình tỏa nhiệt ∆H_ht < 0.

Ngược lại, nếu lực tương tác giữa các tiểu phân chất tan với các phân tử dung môi lớn hơn hai lực liên kết kia thì quá trình hòa tan là quá trình thu nhiệt ∆H_ht > 0.

Nhiệt lượng thoát ra hay thu vào khi hòa tan 1 mol của một chất vào một lượng dung môi ở nhiệt độ, áp suất xác định được gọi là nhiệt hòa tan của chất đó.

        - Đa số quá trình hòa tan chất rắn trong dung môi lỏng thường là quá trình thu nhiệt:

                      ∆H_ht > 0

        - Đa số quá trình hòa tan chất khí trong dung môi lỏng thường là quá trình tỏa nhiệt:

                     ∆H_ht < 0