Em uma solução, a substância em menor quantidade é o soluto e a em maior quantidade é o solvente. Uma solução possui homogeneidade plena, isto é, é impossível determinar visualmente seus constituintes mesmo ao microscópio. Essa homogeneidade é, em grande parte, função das interações intermoleculares compatíveis entre soluto e solvente:
- substâncias iônicas, que tem cargas formais, são solúveis em solventes muito polares;
- moléculas polares são miscíveis em solventes polares;
- moléculas apolares são miscíveis em solventes apolares;
- moléculas apolares e solventes polares geralmente são imiscíveis.
A água é o solvente polar por excelência, pois dissolve bem substâncias iônicas, polares e em pequeno grau substâncias pouco polares - sendo chamada também de solvente universal. Assim, substâncias miscíveis em água são ditas hidrofílicas e as pouco solúveis ou insolúveis, hidrofóbicas. O etanol, a sacarose e o NaCl são substâncias hidrofílicas enquanto a gasolina, a parafina e a graxa são substâncias hidrofóbicas.
Os solventes polares se subdividem em polares apróticos e polares próticos, em função da capacidade que o solvente tem em fazer ligações de hidrogênio. Assim, a acetona, a acetonitrila e o THF são solventes polares apróticos enquanto a água, o metanol e a amônia são solventes polares próticos.
Algumas substâncias, chamadas de tensoativos ou surfactantes, são capazes de compatibilizar moléculas apolares em água através de uma estrutura chamada micela. As micelas são muito importantes em sistemas vivos e no cotidiano são compostas por sabões e detergentes.