水化作用是水渗透到岩土体的矿物结晶
格架中或水分子附着到
可溶性岩石的离子上，使岩石的结构发生微观、细观及宏观的改变，减小了岩土体的
内聚力。
水溶液中离子一般均以水化离子的形式存在。根据
X射线衍射分析，
液态水是微观
晶体，在短程和短时间内具有与冰相似的结构，即1个中心水分子周围有4个水分子占在
四面体的顶角包围着它，四面体结构是通过氢键形成的。5个水分子没有占满四面体的全部体积，是一个敞开式的松弛结构。离子溶入水中后，离子周围存在着一个对水分子有明显作用的空间，当水分子与离子间
相互作用能大于水分子与水分子间的氢键能时，水的结构就遭到破坏，在离子周围形成
水化膜。紧靠离子的第一层水分子定向地与离子牢固结合，与离子一起移动，不受温度变化的影响，这样的水化作用称原水化或化学水化，它所包含的水
分子数称为原
水化数。第一层以外的水分子也受到离子的吸引作用，使水的原有结构遭到败坏，但由于距离稍远，吸引较弱，与离子联系较松，这部分水化作用称二级水化或物理水化。它所包含的水分子数随温度的变化而改变，不是固定值。用不同方法测定
原水化数，所得结果相差很大，这是因为不同方法测出的数值，都是原水化数加上部分二级水化数。用不同方法测出的常见离子的
水化数见表。由表
中数据可以看出
离子半径小，电荷数大的离子水化数大，在它周围的水分子多，这些水分子都定向地牢固地与离子结合，失去了独立运动的能力。离子周围的第一层水分子数虽然不变，但并不是同一个水分子永久地无限期地留在离子周围，而是与外界的水分子不断地
相互交换，只是保持水化数不变。离子水化作用产生两种影响，一是离子水化作用减少溶液“自由”水分子的数量，增加离子体积，因而改变
电解质溶液中
电解质的
活度系数（使Y±增大）和
电导性质。这是溶剂对溶质的影响；二是离子水化往往破坏附近水层中的
正四面体结构。降低离子
邻近水分子层的
相对介电常数，这是溶质对溶剂的影响。
这层
水分子的数目称为
水化数（
hydration number）。这是一种“溶剂化”过程，任何物质的溶解必定伴随有溶剂化（solvation），即溶质分子或离子通过
静电作用、氢键、范氏引力、甚至配键与溶剂分子作用产生溶剂化粒子，促进了溶解过程。许多物质能溶于水，是与水有很强的水化能力分不开的。水化的概念对于
电解质溶液结构的探讨及其性质的理论计算很重要，但它是静电作用的结果，与化学结合不同。有些离子能通过配键与水分子结合，形成固定的配位水，如Cu(H2O)42+，可存在于水溶液以至气态和
离子晶体中，称为
水合离子，其过程为“
水合作用”，但英语仍作hydration。
分子或离子与水结合而形成
水合物或
水合离子的过程。物质在水中的溶解或
离解，主要是通过水化而引起的。在
有机化学中也指分子中不饱和键在催化剂作用下与水分子化合的反应。如
乙烯与水化合成
乙醇。又称
水合。
水与另一物质分子化合成为一个分子的
反应过程。水分子以其氢和羟基与物质分子的不饱和键加成生成新的化合物，此种合成方法在
有机化工生产中得到应用。水以水分子的形式与物质的分子结合形成复合物（如
盐类的含水晶体，
烃类的水合物等）的过程，也可广义地称为水合。水合属于化学变化
水合过程在有机化工中的最早应用是1913年在德国用
乙炔水合制
乙醛。当前在工业中的主要应用有以下四方面：
①
烯烃水合 制备醇类的重要方法，在工业上得到广泛应用的是
乙烯水合制乙醇以及丙烯水合制
异丙醇：
根据
马尔科夫尼科夫规则,只有乙烯水合可生成
伯醇,其他
烯烃水合均只能生成
仲醇或
叔醇。烯烃水合有直接水合和间接水合两种方法。间接水合法是先用硫酸吸收烯烃成为
硫酸酯，后者再进行水解。这是较老的
生产方法，现已为直接水合法所取代。直接水合法采用酸性催化剂（见
酸碱催化剂），如用载于
硅藻土上的
磷酸催化剂、
氧化钨、
磷钨酸以及强
酸性离子交换树脂等。烯烃水合是
放热反应，温度低对平衡有利，但温度的选定主要决定于催化剂的活性（见
催化活性）。升高
压力能提高
平衡转化率，但以不致使气相中的
水蒸气在催化剂表面凝结为限。
工业上用
硫酸汞为催化剂，反应在
硫酸溶液中进行。这一方法在工业上应用历史较久，但由于汞的污染等问题，现已改用其他方法。