Het watermolecuul is elektrisch neutraal, maar de asymmetrische rangschikking van de waterstofatomen op het zuurstofatoom geeft het een netto positieve lading aan de ene kant en een negatieve lading aan de andere kant. Een van de belangrijke gevolgen voor levende organismen is het vermogen van water om een verscheidenheid aan stoffen op te lossen, meer dan welke ook andere vloeistof, en zijn sterke oppervlaktespanning, waardoor het druppels kan vormen en door kleine wortels, stengels en kan reizen haarvaten. Water is de enige stof die bestaat als gas, vloeibaar en vast bij temperaturen die op aarde worden aangetroffen, en vanwege de polariteit van het watermolecuul is de vaste toestand minder dicht dan de vloeistof staat. Als gevolg hiervan drijft ijs, en dit heeft ingrijpende gevolgen voor het leven overal op de planeet.
Waterstofbinding
Een gemakkelijke manier om de polaire aard van een watermolecuul te waarderen, is door het te visualiseren als het hoofd van Mickey Mouse. De waterstofatomen zitten bovenop het zuurstofmolecuul op vrijwel dezelfde manier als de oren op Mickey's hoofd. Deze vervormde tetraëdrische rangschikking komt tot stand door de manier waarop elektronen worden gedeeld tussen de atomen. De waterstofatomen vormen een hoek van 104,5 graden, waardoor elk molecuul de eigenschappen heeft van een elektrische dipool of een magneet.
De positieve (waterstof) kant van elk watermolecuul wordt aangetrokken door de negatieve (zuurstof) kant van omringende moleculen in een proces dat waterstofbinding wordt genoemd. Elke waterstofbinding duurt slechts een fractie van een seconde en is lang niet sterk genoeg om de covalente binding te verbreken bindingen tussen de atomen, maar het geeft water een afwijkend karakter in vergelijking met andere vloeistoffen, zoals: alcohol. Drie anomalieën zijn vooral belangrijk voor levende organismen.
Het oplosmiddel van het leven
Door zijn polaire aard kan water zoveel stoffen oplossen dat wetenschappers het soms een universeel oplosmiddel noemen. Organismen absorberen veel essentiële voedingsstoffen, waaronder koolstof, stikstof, fosfor, kalium, calcium, magnesium en zwavel uit water. Bovendien, wanneer water een ionische vaste stof oplost, zoals natriumchloride, drijven de ionen vrij in de oplossing en veranderen deze in een elektrolyt. Elektrolyten geleiden de elektrische signalen die nodig zijn om neurale signalen door te geven, evenals die welke andere biofysische processen reguleren. Water is ook het medium waardoor organismen de afvalproducten van het metabolisme verwijderen.
De bindende kracht van voeding
De elektrostatische aantrekking van watermoleculen voor elkaar creëert het fenomeen van oppervlakte spanning, waarbij het oppervlak van vloeibaar water een barrière vormt waarop bepaalde insecten daadwerkelijk kunnen wandelen. Oppervlaktespanning zorgt ervoor dat water in druppels oploopt en wanneer de ene druppel de andere nadert, trekken ze elkaar aan om een enkele druppel te vormen.
Door deze aantrekkingskracht kan water als een gestage stroom in kleine haarvaten worden gezogen. Hierdoor kunnen planten via hun wortels vocht uit de grond halen en kunnen hoge bomen voeding krijgen door sap door hun poriën te trekken. De aantrekking van watermoleculen voor elkaar helpt ook om vloeistoffen door dierlijke lichamen te laten circuleren.
De anomalie van drijvend ijs
Als het ijs niet zou drijven, zou de wereld er anders uitzien en zou er waarschijnlijk geen leven mogelijk zijn. Oceanen en meren kunnen van onderaf bevriezen en kunnen veranderen in een vaste massa wanneer de temperatuur koud wordt. In plaats daarvan vormen watermassa's in de winter een huid van ijs; het oppervlak van het water bevriest wanneer het wordt blootgesteld aan de koudere luchttemperaturen erboven, maar het ijs blijft bovenop de rest van het water omdat ijs minder dicht is dan water. Hierdoor kunnen vissen en andere zeedieren overleven bij koud weer en voedsel leveren voor op het land levende wezens.
Behalve water wordt elke andere verbinding in vaste toestand dichter dan in vloeibare toestand. Het unieke gedrag van water is een direct gevolg van de polariteit van het watermolecuul. Terwijl de moleculen bezinken in de vaste toestand, dwingt waterstofbinding ze in een roosterstructuur die meer ruimte tussen hen biedt dan ze in de vloeibare toestand hadden.