Quando o cloreto de cálcio (CaCl2) é dissolvido em água, as moléculas de água envolvem e solvatam os íons cálcio e cloreto. Os íons de cálcio carregados positivamente (Ca2+) atraem os átomos de oxigênio carregados negativamente das moléculas de água, enquanto os íons cloreto carregados negativamente (Cl-) atraem os átomos de hidrogênio carregados positivamente das moléculas de água. Isso resulta na formação de uma esfera de hidratação ao redor de cada íon.

As moléculas de água na esfera de hidratação são mantidas no lugar por forças eletrostáticas e ligações de hidrogênio. A força dessas interações determina a extensão da hidratação. Os íons cálcio são mais fortemente hidratados que os íons cloreto porque possuem uma densidade de carga mais alta. Isso significa que os íons cálcio estão rodeados por um número maior de moléculas de água do que os íons cloreto.

A hidratação do cloreto de cálcio diminui o ponto de congelamento da água e aumenta o ponto de ebulição da água. Isso ocorre porque os íons hidratados interferem na formação de cristais de gelo e vapor d'água.