Két különböző kémiai kötés van jelen a vízben. Az oxigén és a hidrogénatom közötti kovalens kötések az elektronok megosztásából származnak. Ez tartja össze a vízmolekulákat. A hidrogénkötés a vízmolekulák közötti kémiai kötés, amely összetartja a molekulák tömegét. A leeső víz egy csepp olyan vízmolekulák csoportja, amelyeket a molekulák közötti hidrogénkötések tartanak össze.
A hidrogénkötések viszonylag gyengék, de mivel ilyen sok van jelen a vízben, nagy mértékben meghatározzák kémiai tulajdonságait. Ezek a kötések elsősorban a pozitív töltésű hidrogénatomok és a negatív töltésű oxigénatomok közötti elektromos vonzerők. A folyékony vízben a vízmolekulák elegendő energiával rendelkeznek ahhoz, hogy folyamatosan rezegjenek és folyamatosan mozogjanak. A hidrogénkötések folyamatosan képződnek és megszakadnak, csak ismét létrejönnek. Ha egy kályhán lévő vizes serpenyőt felmelegítenek, a vízmolekulák gyorsabban mozognak, mivel több hőenergiát vesznek fel. Minél forróbb a folyadék, annál jobban mozognak a molekulák. Amikor a molekulák elegendő energiát elnyelnek, a felszínen lévők felszabadulnak a gőz gázfázisába. A vízgőzben nincs hidrogénkötés. Az energiával táplált molekulák egymástól függetlenül lebegnek, de lehűlve energiát veszítenek. Kondenzáció után a vízmolekulák vonzódnak egymáshoz, és a folyékony fázisban ismét hidrogénkötések keletkeznek.
A jég jól meghatározott szerkezet, ellentétben a folyékony fázisban lévő vízzel. Mindegyik molekulát négy vízmolekula veszi körül, amelyek hidrogénkötéseket alkotnak. Mivel a sarki vízmolekulák jégkristályokat képeznek, háromdimenziós rácsszerű tömbben kell orientálódniuk. Kevesebb az energia, ezért kevesebb a rezgés vagy a mozgás szabadsága. Miután elrendezték magukat úgy, hogy vonzó és visszataszító tölteteik kiegyensúlyozódjanak, a hidrogénkötések ily módon jönnek létre, amíg a jég elnyeli a hőt és megolvad. A jégben lévő vízmolekulák nincsenek olyan szorosan egymáshoz csomagolva, mint a folyékony vízben. Mivel ebben a szilárd fázisban kevésbé sűrűek, a jég vízben lebeg.
A vízmolekulákban az oxigénatom erősebben vonzza a negatív töltésű elektronokat, mint a hidrogénatom. Ez a víznek aszimmetrikus töltéseloszlást biztosít, így poláris molekula. A vízmolekuláknak pozitív és negatív töltésű végeik vannak. Ez a polaritás lehetővé teszi, hogy a víz sok olyan anyagot feloldjon, amelyek polaritással vagy egyenetlen töltéseloszlással rendelkeznek. Amikor egy ionos vagy poláros vegyületet víznek tesznek ki, a vízmolekulák körülveszik. Mivel a vízmolekulák kicsiek, sok közülük körül tudja venni az oldott anyag egyik molekuláját és hidrogénkötéseket képezhet. A vonzerő miatt a vízmolekulák szét tudják húzni az oldott molekulákat, így az oldott anyag feloldódik a vízben. A víz az „univerzális oldószer”, mert több anyagot old, mint bármely más folyadék. Ez egy nagyon fontos biológiai tulajdonság.
A víz hidrogénkötéseinek hálózata erős összetartást és felületi feszültséget kölcsönöz neki. Ez nyilvánvaló, ha vizet csepegtetnek viaszpapírra. A vízcseppek gyöngyöket képeznek, mivel a viasz nem oldódik. Ez a vonzerő, amelyet hidrogénkötés hoz létre, a hőmérséklet széles tartományában folyékony fázisban tartja a vizet. A hidrogénkötések megszakításához szükséges energia miatt a víz magas párolgási hővel rendelkezik, így nagy mennyiségű energiára van szükség ahhoz, hogy a folyékony vizet gázfázisává, vízgőzzé alakítsa. Emiatt a verejték párolgása - amelyet sok emlős hűtőrendszerként használ - hatékony, mert a nagy mennyiségű hőt kell felszabadítani az állat testéből, hogy megszakítsák a víz közötti hidrogénkötéseket molekulák.
A víz sokoldalú molekula. Hidrogénkötést képes kötni önmagához, valamint bármely más olyan molekulához, amelyhez OH- vagy NH2-gyökök kapcsolódnak. Ez sok biokémiai reakcióban fontos. Tulajdonságai kedvező feltételeket teremtettek ezen a bolygón az élet számára. Nagy mennyiségű hőre van szükség a víz hőmérsékletének egy fokos emeléséhez. Ez lehetővé teszi az óceánok számára, hogy hatalmas mennyiségű hőt tároljanak, és mérsékli a föld éghajlatát. A víz fagyáskor tágul, ami megkönnyítette az időjárást és az eróziót a geológiai szerkezetekben. Az a tény, hogy a jég kevésbé sűrű, mint a folyékony víz, lehetővé teszi, hogy a jég tavakon lebegjen. A víz legfelső szintje sok életformát lefagyhat és megvédhet, amelyek a telet mélyebben a vízben képesek túlélni.
