Tất cả các kiểu tương tác bao gồm tương tác hố học và khơng phải hố học đều cĩ thể xảy ra trong dung dịch. Các tương tác này sẽ làm hình thành các hợp phần hố học trong dung dịch.
Tương tác giữa các phần tử khác nhau trong dung dịch gọi là sự solvate, hiện tượng này làm hình thành các hợp phần hố học của các cấu tử khơng giống nhau gọi là các solvate. Các cấu tử giống nhau gọi là sự kết hợp và sẽ hình thành các kết hợp trong dung dịch.
Khả năng hình thành các solvate hoặc kết hợp phụ thuộc vào khả năng tương tác giữa các phân tử của các chất và khả năng này phụ thuộc vào cấu trúc phân tử của các chất.
Ví dụ: Một chất A cĩ thể tạo thành kết hợp với B nhưng hình thành solvate với C. điều đĩ phụ thuộc vào mức độ phân cực của các chất lỏng. Nếu A phân cực mạnh thì tạo kết hợp trong dung mơi khơng phân cực. Nếu các chất lỏng cĩ độ phân cực gần nhau thì khi trộn lẫn hình thành solvate thường xảy ra.
Khơng chỉ phân tử mới cĩ thể tạo thành solvate mà cả ion cũng cĩ thể (ví dụ: dung dịch muối).
Hiện tượng solvate luơn kèm theo sự thay đổi nội năng của hệ thống. Vì vậy, sự solvate là kết quả của sự tương tác năng lượng của các cấu tử.
Các phân tử chất tan chỉ cĩ khả năng liên kết với một số phân tử dung mơi nhất định. Các phân tử dung mơi cịn lại khơng ở trạng thái tương tác với chất tan.
Các tương tác mạnh giữa các phân tử là nguyên nhân của sự định hướng tương hỗ của các phân tử. Vì thế sự solvate và sự kết hợp là các yếu tố chính ảnh hưởng dến sự sắp xếp các phân tử trong dung dịch. Các trật tự này cĩ thể bị phá vỡ bởi chuyển động nhiệt của phân tử. Do đĩ cấu trúc của dung dịch phụ thuộc vào tỷ lệ giữa năng lượng tương tác giữa
các cấu tử và năng lượng chuyển động nhiệt. Nếu chuyển động nhiệt đủ mạnh và năng lượng tương tác giữa các cấu tử nhỏ thì các trật tự trong dung dịch sẽ bị phá vỡ do đĩ những solvate và kết hợp chỉ là sự hình thành tạm thời.
Thời gian sống trung bình của các solvate hoặc kết hợp phụ thuộc vào thời gian hồi phục τ. Nếu τ càng lớn thì thời gian sống càng lớn.
Nếu tăng nhiệt độ thì động năng tăng và τ giảm do chuyển động nhiệt độ tăng suy ra kích thước trung bình của các solvate và kết hợp giảm.
Khả năng trộn lẫn của các cấu tử phụ thuộc vào năng lượng tương tác, hình dạng và kích thước phân tử của cấu tử và chuyển động nhiệt:
+ Nếu khơng cĩ lực tương tác thì sự trộn lẫn của các cấu tử chỉ do chuyển động nhiệt như khí lý tưởng.
+ Nếu lực tương tác giữa các phân tử của 2 loại cấu tử khác nhau (hỗn hợp gồm chất phân cực mạnh và khơng phân cực) thì dung dịch thực khơng được hình thành.
+ Dung dịch mà trong đĩ các lực tương tác giữa các phân tử giống nhau lớn hơn giữa các phân tử khác nhau sẽ cĩ xu hướng hình thành các kết hợp. Nếu tăng nhiệt độ các kết hợp bị phá vỡ và sự hồ tan tăng. Ngược lại nếu trong dung dịch lực tương tác giữa các phân tử giống nhau nhỏ hơn giữa các phân tử khác nhau thì solvate hình thành và khi nhiệt độ tăng các solvate sẽ bị phá vỡ suy ra khả năng hồ tan giảm và hệ thống cĩ thể bị tách lớp.
Các lý thuyết trên cũng đúng với dung dịch Polymer , tuy nhiên do kích thước giữa các cấu tử khác nhau nên dung dịch Polymer cĩ một số đặc điểm đặc biệt:
+ Do sự hình thành solvate làm thay đổi nội năng nên cĩ thể xác định số phân tử chất lỏng thấp phân tử bị giữ bởi phân tử Polymer bằng cách đo các thơng số vật lý liên quan trực tiếp đến năng lượng tương tác giữa các phân tử như: nhiệt lượng, hằng số điện mơi và độ chịu nén của dung dịch.
+ Sự solvate chỉ diễn ra tại các nhĩm cĩ cực của đại phân tử Polymer và mỗi nhĩm chỉ cĩ thể giữ 1 đến 2 nhĩm phân cực của dung mơi, phần dung mơi cịn lại khơng tương tác với Polymer nên cĩ thể tách bằng cách cho bay hơi nhưng những phân tử dung mơi bị giữ rất khĩ tách.
Để tách hồn tồn dung mơi từ dung dịch Polymer người ta thường thay thế bằng dung mơi hồ tan tốt Polymer nhưng cĩ ái lực thấp với Polymer .
Ví dụ: celluolose được làm khơ bằng cách thay thế methanol và sau đĩ thay thế methanol bằng chất lỏng trơ (khơng cĩ ái lực) với cellulozơ (pentane). Chất lỏng này được làm bay hơi sau đĩ.
