Water lijkt het allerbelangrijkste milieukenmerk te zijn dat het bestaan en in stand houden van leven mogelijk maakt. Er zijn organismen die bestaan zonder zonlicht of zuurstof, maar er zijn er nog geen gevonden die volledig onafhankelijk van water bestaan. Zelfs winterharde cactussen in de verre uithoeken van de woestijn hebben een bepaalde hoeveelheid water nodig om te overleven. Het geheim van het nut van water voor het leven ligt in de waterstofbindingskarakteristiek, die vijf eigenschappen verleent die belangrijk zijn voor het creëren van een omgeving waar leven kan bestaan en gedijen.
Water is samenhangend en klevend.
Watermoleculen zijn polair. Dat wil zeggen, het ene uiteinde van het molecuul is meer elektronegatief (negatieve lading) dan het andere uiteinde (positieve lading). Daarom worden de tegenovergestelde uiteinden van verschillende watermoleculen door elkaar aangetrokken zoals de tegenovergestelde uiteinden van magneten. De aantrekkingskrachten tussen watermoleculen staan bekend als 'waterstofbindingen'. De waterstofbinding neiging van water zorgt ervoor dat het 'plakkerig' is, in die zin dat watermoleculen de neiging hebben om aan elkaar te kleven (zoals in een plas). Dit staat bekend als cohesie. Door deze eigenschap heeft water een hoge oppervlaktespanning. Dit betekent dat er een beetje extra kracht nodig is om het oppervlak van de waterplas te breken. Water is ook klevend, wat betekent dat het de neiging heeft om naast water aan andere moleculen te kleven. Het hecht met name aan in water oplosbare (hydrofiele) stoffen, zoals zetmeel of cellulose. Het hecht niet aan hydrofobe stoffen, zoals olie.
Water handhaaft een relatief constante temperatuur.
Water heeft een hoge soortelijke warmte, een hoge verdampingswarmte en een verdampingskoelende eigenschap die er samen voor zorgt dat het de neiging heeft om een constante temperatuur te handhaven. Watertemperaturen kunnen natuurlijk veranderen, ze veranderen alleen langzamer dan de temperaturen van andere stoffen. Elk van deze eigenschappen is te wijten aan de waterstofbindingseigenschap van water. Het verbreken en vormen van de bindingen, die nodig zijn om de temperatuur van het water te veranderen change (temperatuur beïnvloedt de snelheid van molecuulbeweging), kost extra energie (of warmte) om compleet.
Hoge soortelijke warmte betekent dat water warmte beter absorbeert en vasthoudt dan veel stoffen. Dat wil zeggen, het kost meer energie (warmte) om de temperatuur van water te veranderen. Hoge verdampingswarmte betekent dat het meer energie (warmte) kost om water in een gas (damp) te veranderen dan veel andere stoffen. Verdampingskoeling is het resultaat van de watermoleculen die ontsnappen in een gasvormige toestand (in damp) die warmte met zich meedragen, en dus uit de waterplas. Als gevolg hiervan zal de waterplas de neiging hebben niet veel in temperatuur te stijgen en constant te blijven.
Water is een goed oplosmiddel
Omdat water polair is en dus gemakkelijk waterstofbruggen, zullen andere polaire moleculen er gemakkelijk in oplossen. Onthoud dat voor polaire moleculen er een negatieve lading is aan het ene uiteinde van het molecuul, die wordt aangetrokken door de positieve lading aan het andere uiteinde van andere moleculen, zoals een magneet. Deze aantrekkingskracht vormt waterstofbruggen. Polaire moleculen zijn ook bekend als hydrofiele (waterminnende) of in water oplosbare moleculen. Water lost echter niet-polaire of hydrofobe (watervrezende) moleculen niet goed op. Hydrofobe moleculen omvatten oliën en vetten.
Water zet uit als het bevriest
Het grote aantal waterstofbruggen dat in vloeibaar water bestaat, zorgt ervoor dat de watermoleculen verder uit elkaar staan dan de moleculen in andere vloeistoffen (de bindingen nemen zelf ruimte in beslag). In vloeibaar water worden de bindingen voortdurend gevormd, verbroken en hervormd, zodat het water zonder een specifieke vorm kan stromen. Als water echter bevriest, kunnen de bindingen niet meer worden verbroken, omdat er geen warmte-energie voor is. Daarom vormen de watermoleculen een rooster dat groter is dan water in vloeibare vorm. Omdat het bevroren water hetzelfde aantal moleculen bevat, maar groter is, is het minder dicht dan vloeibaar water. Het minder dichte ijs (vast water) zal daarom boven het dichtere vloeibare water drijven.
Een film van ijs over een waterlichaam werkt als een isolator. Hierdoor wordt het vloeibare water onder het ijs beschermd tegen de buitenlucht en zal het ook minder snel bevriezen. Dit is nog een andere reden dat water een constante temperatuur kan behouden.
Water heeft een neutrale pH.
Water [H2O] kan uiteenvallen in waterstof [H+] en hydroxyl [OH-] ionen. pH is een relatieve maat voor waterstof tot hydroxylionen. Omdat water ongeveer evenveel waterstof- als hydroxylionen bevat, is het noch zuur noch basisch, maar heeft het een neutrale pH van 7. En omdat het zowel waterstof- als hydroxylionen bevat, kan het alles leveren wat nodig is om de pH te reguleren van een enzymatische reactie die plaatsvindt in de aanwezigheid ervan. Als gevolg hiervan is het een multifunctioneel oplosmiddel, waarin mogelijk miljoenen verschillende enzymatische reacties met verschillende pH-vereisten kunnen plaatsvinden.