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化学において、溶液はIUPACによって「複数の物質を含む液体または固体相であり、便宜上、溶媒と呼ばれる1つ（または複数）の物質が、溶質と呼ばれる他の物質とは異なる扱いを受ける場合。多くの場合そうであるが必ずしもそうとは限らないが、溶質のモル分率の合計が1に比べて小さい場合、その溶液は希薄溶液と呼ばれる。」と定義されている。[ 1 ]溶液のパラメータの1つは濃度であり、これは一定量の溶液または溶媒中の溶質の量の尺度である。溶媒の1つが水である場合、「水溶液」という用語が使用される。[ 2 ]
均一とは、混合物の成分が単一の相を形成していることを意味します。不均一とは、混合物の成分が異なる相であることを意味します。混合物の特性（濃度、温度、密度など）は、拡散現象がない場合、または拡散現象が完了した後にのみ、体積全体に均一に分布することができます。通常、最も多く存在する物質が溶媒とみなされます。溶媒は、気体、液体、または固体です。溶媒以外の溶液中に存在する1つ以上の成分は溶質と呼ばれます。溶液は、溶媒と同じ物理状態を持ちます。
溶媒が気体の場合、特定の条件下では、気体（非凝縮性）または蒸気（凝縮性）のみが溶解します。気体溶液の例としては、空気（窒素に溶解した酸素およびその他のガス）があります。気体分子間の相互作用はほとんど役割を果たさないため、非凝縮性ガスはごく単純な溶液を形成します。文献では、これらは溶液として分類されることさえなく、単に気体の均一混合物として扱われます。ブラウン運動と気体分子の絶え間ない分子運動により、気体システムの均一性が保証されます。非凝縮性気体混合物（例えば、空気/CO₂ 、または空気/キセノン）は、相対密度に応じて明確に層状に分離した気体層として自然に分離したり沈降したりすることはありません。拡散力は、地球上で通常存在する条件下では、重力に効果的に対抗します。凝縮性蒸気の場合は事情が異なります。ある温度で飽和蒸気圧に達すると、余分な蒸気は凝縮して液体になります。
液体は気体、他の液体、固体を溶解します。溶解した気体の例としては、水中の酸素があり、これにより魚は水中で呼吸することができます。溶解した液体の例としては、アルコール飲料に含まれるエタノールが水に溶解した状態が挙げられます。溶解した固体の例としては、ショ糖が溶解した砂糖水があります。
溶媒が固体であれば、気体、液体、固体を溶解させることができる。
ある化合物が別の化合物に溶ける性質を溶解度といいます。ある液体が別の液体に完全に溶ける場合、その2つの液体は混和性があると言います。決して混ざり合って溶液を形成することができない2つの物質は、非混和性であると言います。
すべての溶液は正の混合エントロピーを持ちます。異なる分子またはイオン間の相互作用は、エネルギー的に有利な場合と不利な場合があります。相互作用が不利な場合、自由エネルギーは溶質濃度の増加とともに減少します。ある時点で、エネルギー損失がエントロピー増加を上回り、それ以上溶質粒子を溶解できなくなります。この溶液は飽和状態にあると言われます。ただし、溶液が飽和状態になる点は、温度、圧力、汚染などのさまざまな環境要因によって大きく変化する可能性があります。溶質と溶媒の組み合わせによっては、溶解度を高めて（例えば温度を上げて）より多くの溶質を溶解させ、その後溶解度を下げて（例えば冷却して）過飽和溶液を調製することができます。
通常、溶媒の温度が高いほど、溶解できる固体溶質の量は多くなります。しかし、ほとんどの気体と一部の化合物は、温度の上昇とともに溶解度が低下します。このような挙動は、溶解エンタルピーの発熱によるものです。一部の界面活性剤もこの挙動を示します。液体の液体への溶解度は、一般的に固体や気体の溶解度よりも温度の影響を受けにくいです。
化合物の融点や沸点などの物理的性質は、他の化合物が加えられると変化します。これらをまとめて束一的性質と呼びます。ある化合物が他の化合物に溶解している量を定量化する方法はいくつかあり、これらをまとめて濃度と呼びます。例としては、モル濃度、体積分率、モル分率などがあります。
理想溶液の性質は、その構成要素の性質の線形結合によって計算できます。溶質と溶媒が等量で存在する場合（例えば、50%エタノール、50%水溶液の場合）、「溶質」と「溶媒」の概念はあまり意味をなさなくなりますが、溶媒としてより頻繁に使用される物質が通常は溶媒として指定されます（この例では水）。
原理的には、あらゆる種類の液体が溶媒として機能します。液体希ガス、溶融金属、溶融塩、溶融共有結合ネットワーク、分子液体などです。化学や生化学の実践では、ほとんどの溶媒は分子液体です。分子が永久電気双極子モーメントを持つかどうかによって、極性溶媒と非極性溶媒に分類できます。もう一つの分類は、分子が水素結合を形成できるかどうかです（プロトン性溶媒と非プロトン性溶媒）。最も一般的に使用される溶媒である水は、極性であり、水素結合を維持します。
塩は極性溶媒に溶解し、溶媒分子の負の端と正の端にそれぞれ引き寄せられる正イオンと負イオンを形成します。溶媒が水の場合、荷電した溶質イオンが水分子に囲まれることで水和が起こります。典型的な例は食塩水です。このような溶液は電解質と呼ばれます。塩が水に溶解する際には、イオンの会合を考慮する必要があります。
極性溶質は極性溶媒に溶け、極性結合または水素結合を形成します。例えば、すべてのアルコール飲料はエタノールの水溶液です。一方、非極性溶質は非極性溶媒によく溶けます。例えば、油やグリースなどの炭化水素は容易に混ざり合いますが、水とは混ざりません。
油と水が混ざり合わない例としては、損傷したタンカーから漏れ出した石油が挙げられる。石油は海水に溶けず、水面に浮かぶ。
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