У воді є два різні хімічні зв’язки. Ковалентні зв’язки між атомами кисню та водню є результатом спільного використання електронів. Саме це утримує самі молекули води. Водневий зв’язок - це хімічний зв’язок між молекулами води, який утримує масу молекул разом. Крапля падаючої води - це група молекул води, утримуваних водневими зв’язками між молекулами.
Водневі зв’язки відносно слабкі, але оскільки у воді їх так багато, вони значною мірою визначають її хімічні властивості. Ці зв’язки є насамперед електричними притяганнями між позитивно зарядженими атомами водню та негативно зарядженими атомами кисню. У рідкій воді молекули води мають достатньо енергії, щоб підтримувати їх вібрацію та безперервне переміщення. Водневі зв’язки постійно утворюються і руйнуються, лише щоб знову утворитися. Якщо каструля з водою на плиті нагрівається, молекули води рухаються швидше, оскільки поглинають більше теплової енергії. Чим гарячіша рідина, тим більше молекул рухається. Коли молекули поглинають достатньо енергії, ті, що знаходяться на поверхні, вириваються у газоподібну фазу пари. У водяній парі немає водневого зв’язку. Енергетичні молекули плавають навколо самостійно, але коли вони охолоджуються, вони втрачають енергію. При конденсації молекули води притягуються одна до одної, і водневі зв’язки знову утворюються в рідкій фазі.
Лід - це чітко визначена структура, на відміну від води в рідкій фазі. Кожна молекула оточена чотирма молекулами води, які утворюють водневі зв’язки. Оскільки полярні молекули води утворюють кристали льоду, вони повинні орієнтуватися в масиві, як тривимірна решітка. Менше енергії і, отже, менше свободи вібрувати або пересуватися. Як тільки вони влаштовуються так, щоб їхні привабливі та відразливі заряди були збалансовані, водневі зв’язки встановлюються таким чином, поки лід не поглинає тепло і не тане. Молекули води в льоду упаковані не так щільно, як у рідкій воді. Оскільки вони менш щільні в цій твердій фазі, лід пливе у воді.
У молекулах води атом кисню привертає негативно заряджені електрони сильніше, ніж водень. Це надає воді асиметричний розподіл заряду так, що вона є полярною молекулою. Молекули води мають як позитивно, так і негативно заряджені кінці. Ця полярність дозволяє воді розчиняти багато речовин, які також мають полярність або нерівномірний розподіл заряду. Коли іонна або полярна сполука потрапляє під дію води, молекули води оточують її. Оскільки молекули води невеликі, багато з них можуть оточувати одну молекулу розчиненої речовини і утворювати водневі зв’язки. Через привабливість молекули води можуть розтягувати молекули розчиненої речовини так, щоб розчинена у воді розчинялася. Вода є «універсальним розчинником», оскільки вона розчиняє більше речовин, ніж будь-яка інша рідина. Це дуже важлива біологічна властивість.
Мережа водневих зв’язків води надає їй міцну зв’язаність і поверхневий натяг. Це очевидно, якщо вода падає на восковий папір. Краплі води утворюватимуть кульки, оскільки віск не розчиняється. Цей атракціон, створений водневим зв’язком, утримує воду в рідкій фазі в широкому діапазоні температур. Енергія, необхідна для розриву водневих зв’язків, змушує воду мати високу теплоту випаровування, так що для перетворення рідкої води в її газоподібну фазу - водяну пару - потрібна велика кількість енергії. Через це випаровування поту - яке використовується як система охолодження багатьма ссавцями - є ефективним, оскільки a з тіла тварини повинна виділятися велика кількість тепла, щоб розірвати водневі зв’язки між водою молекули.
Вода - універсальна молекула. Він може зв’язуватись воднем із собою, а також з будь-якими іншими молекулами, до яких приєднані радикали ОН або NH2. Це важливо при багатьох біохімічних реакціях. Його властивості зробили сприятливі умови для життя на цій планеті. Для підвищення температури води на один градус потрібно велика кількість тепла. Це дозволяє Світовому океану накопичувати величезну кількість тепла і пом'якшує клімат Землі. Вода розширюється при замерзанні, що сприяє вивітрюванню та ерозії геологічних структур. Той факт, що лід менш щільний, ніж рідка вода, дозволяє льоду плавати по ставках. Найвищий рівень води може замерзнути і захистити багато форм життя, які можуть пережити зиму глибше у воді.
