Quando il cloruro di calcio (CaCl2) viene sciolto in acqua, le molecole d'acqua circondano e solvano gli ioni calcio e cloruro. Gli ioni calcio caricati positivamente (Ca2+) attraggono gli atomi di ossigeno caricati negativamente delle molecole d'acqua, mentre gli ioni cloruro caricati negativamente (Cl-) attraggono gli atomi di idrogeno caricati positivamente delle molecole d'acqua. Ciò si traduce nella formazione di una sfera di idratazione attorno a ciascuno ione.

Le molecole d'acqua nella sfera di idratazione sono mantenute in posizione da forze elettrostatiche e legami idrogeno. La forza di queste interazioni determina il grado di idratazione. Gli ioni calcio sono più fortemente idratati degli ioni cloruro perché hanno una densità di carica maggiore. Ciò significa che gli ioni calcio sono circondati da un numero maggiore di molecole d'acqua rispetto agli ioni cloruro.

L'idratazione del cloruro di calcio abbassa il punto di congelamento dell'acqua e aumenta il punto di ebollizione dell'acqua. Questo perché gli ioni idratati interferiscono con la formazione di cristalli di ghiaccio e vapore acqueo.