Wzór chemiczny wody to H2O, co oznacza, że każda cząsteczka wody składa się z dwóch atomów wodoru związanych z jednym atomem tlenu. Związek ten, prosty ale niezbędny, jest wszechobecny na Ziemi, pokrywając około 71% powierzchni planety i będąc niezbędnym dla wszystkich znanych form życia.
Struktura cząsteczki wody jest polarna, co oznacza, że ma lekki ładunek elektryczny. Atom tlenu jest bardziej elektroujemny niż atomy wodoru, co prowadzi do rozkładu ładunku w obrębie cząsteczki - co skutkuje dodatnim końcem (strona wodoru) i ujemnym końcem (strona tlenu). Ta polaryzacja pozwala wodzie tworzyć wiązania wodorowe z innymi cząsteczkami wody i z różnymi substancjami, co przyczynia się do jej unikalnych właściwości.
Unikalne właściwości wody, w tym jej wysoka pojemność cieplna, właściwości rozpuszczalnika, kohezja i adhezja, czynią ją niezwykłą wśród cząsteczek. Na przykład woda może pochłaniać dużą ilość ciepła, zanim zacznie podnosić temperaturę, co jest kluczowe dla regulacji klimatu i utrzymania życia w różnych ekosystemach. Ta właściwość tłumaczy również, dlaczego duże zbiorniki wodne, takie jak oceany, mają łagodzący wpływ na temperatury w pobliżu lądu.
W stanie ciekłym woda jest doskonałym rozpuszczalnikiem, zdolnym rozpuścić więcej substancji niż jakakolwiek inna ciecz. Jest to istotne dla funkcji biologicznych, ponieważ wiele reakcji biochemicznych zachodzi w wodnym środowisku. Woda bierze także udział w reakcjach chemicznych, takich jak hydroliza, w której pomaga rozkładać większe cząsteczki na mniejsze, bardziej użyteczne formy.
Co więcej, woda naturalnie występuje w trzech stanach: stałym (lód), ciekłym (woda) i gazowym (para wodna). Przejście między tymi stanami zależy od zmian temperatury i ciśnienia w otoczeniu. Lód unosi się na wodzie z powodu mniejszej gęstości w stanie stałym, co jest niezwykłą właściwością, mającą istotne znaczenie ekologiczne, pozwalającą organizmom wodnym rozwijać się pod lodem w niskich temperaturach.
Ogólnie rzecz biorąc, woda nie jest tylko prostym związkiem chemicznym, lecz kluczowym komponentem systemu Ziemi, mającym wpływ na wszystko, od klimatu i wzorców pogodowych po przetrwanie i funkcjonowanie organizmów na Ziemi.