Det finns två olika kemiska bindningar i vatten. De kovalenta bindningarna mellan syre och väteatomer härrör från en delning av elektronerna. Det här håller vattenmolekylerna ihop. Vätebindningen är den kemiska bindningen mellan vattenmolekylerna som håller molekylmassan ihop. En droppe av fallande vatten är en grupp vattenmolekyler som hålls samman av vätebindningarna mellan molekylerna.

Vätebindning i flytande vatten

Vätebindningar är relativt svaga, men eftersom det finns så många av dem som finns i vatten bestämmer de sin kemiska egenskaper i stor utsträckning. Dessa bindningar är i första hand de elektriska attraktionerna mellan positivt laddade väteatomer och negativt laddade syreatomer. I flytande vatten har vattenmolekylerna tillräckligt med energi för att hålla dem vibrerande och rör sig kontinuerligt. Vätebindningarna bildar ständigt och bryter, endast för att bilda en gång till. Om en panna med vatten på en spis värms, rör sig vattenmolekylerna snabbare när de absorberar mer värmeenergi. Ju varmare vätskan är, ju mer molekylerna rör sig. När molekylerna absorberar tillräckligt med energi bryts de på ytan i gasens fasform. Det finns ingen vätebindning i vattenånga. De energiska molekylerna flyter runt oberoende, men när de svalnar, förlorar de energi. Vid kondensering lockas vattenmolekylerna till varandra, och vätebindningar bildas återigen i vätskefasen.

Vätebindning i is

Is är en väldefinierad struktur, till skillnad från vatten i vätskefasen. Varje molekyl omges av fyra vattenmolekyler, vilka bildar vätebindningar. Eftersom polarvattenmolekylerna bildar iskristaller måste de orientera sig i en grupp som en tredimensionell gitter. Det finns mindre energi och därmed mindre frihet att vibrera eller flytta runt. När de ordnar sig så att deras attraktiva och avskyvärda avgifter är balanserade, bildar vätebindningarna på detta sätt tills isen absorberar värme och smälter. Vattenmolekylerna i is packas inte så nära varandra som de är i flytande vatten. Eftersom de är mindre täta i denna fasta fas, flyter isen i vatten.

Vatten som lösningsmedel

I vattenmolekyler lockar syreatomen de negativt laddade elektronerna starkare än vätet. Detta ger vatten en asymmetrisk fördelning av laddning så att den är en polär molekyl. Vattenmolekyler har både positivt och negativt laddade ändar. Denna polaritet tillåter vatten att lösa upp många ämnen som också har polaritet eller en ojämn fördelning av laddning. När en jonisk eller polär förening utsätts för vatten omger vattenmolekylerna den. Eftersom vattenmolekylerna är små kan många av dem omge en molekyl av lösningsmedlet och bilda vätebindningar. På grund av attraktionen kan vattenmolekylerna dra de lösta molekylerna ifrån varandra så att lösningen löses upp i vattnet. Vatten är det "universella lösningsmedlet" eftersom det löser upp mer ämnen än någon annan vätska. Detta är en väldigt viktig biologisk egenskap.

Vattenens fysiska egenskaper

Vattens nätverk av vätebindningar ger en stark sammanhållning och ytspänning. Detta är uppenbart om vatten sänks på vaxpapper. Vattendropparna kommer att bilda pärlor eftersom vaxet är olösligt. Denna attraktion skapad av vätebindning håller vatten i en vätskefas över ett brett temperaturområde. Den energi som krävs för att bryta vätebindningarna medför att vatten har en hög förångningsvärme så att det tar mycket energi för att omvandla flytande vatten till sin gasfas, vattenånga. På grund av detta är svettdunstning - som används som ett kylsystem av många däggdjur - effektivt eftersom en stor mängd värme måste släppas från ett djurs kropp för att bryta vätebindningarna mellan vattenmolekylerna.
< h2> Vätebindning i biosystem

Vatten är en mångsidig molekyl. Det kan vätebinda till sig själv och även till andra molekyler som har OH- eller NH2-radikaler bundna till dem. Detta är viktigt i många biokemiska reaktioner. Dess egenskaper har gjort förutsättningar gynnsamma för livet på denna planet. En stor mängd värme krävs för att höja vattentemperaturen en grad. Detta gör det möjligt för oceanerna att lagra enorma mängder värme och mildra jordens klimat. Vatten expanderar när det fryser, vilket har underlättat förvirring och erosion på geologiska strukturer. Att isen är mindre tät än flytande vatten gör att isen kan flyta på dammar. Den högsta nivån på vatten kan frysa och skydda många livsformer, som kan överleva vintern djupare i vattnet.