Vatten har viktiga effekter på alla biologiska system. Det som gör vatten så unikt är två mycket viktiga egenskaper.

Vatten är en polär molekyl

En vattenmolekyl bildas när två väteatomer binder sig kovalent till en syreatom. I en kovalent bindning delas elektroner mellan atomerna. I vatten är delningen inte lika stor. Syreatomen drar till sig elektronerna starkare än väteatomen, vilket ger vatten en asymmetrisk laddningsfördelning. Molekyler som har ändar med delvis negativa och positiva laddningar kallas polära molekyler. Det är denna polära egenskap som gör att vatten kan separera polära lösningsmolekyler och som förklarar varför vatten kan lösa upp så många ämnen.

Vatten är mycket sammanhållande .

De positiva områdena i ett vatten drar till sig de negativt laddade områdena i andra vatten. Strecken visar vätebindningen. I en vätebindning delas en väteatom av två andra atomer. Donatorn är den atom till vilken vätgasen är hårdare bunden. Acceptorn (som har en delvis negativ laddning) är den atom som drar till sig väteatomen. Klicka här eller på bilden till vänster för att se en film med två vattenmolekyler.

Vätebindningar är mycket svagare än kovalenta bindningar. Men när ett stort antal vätebindningar verkar tillsammans ger de en starkt bidragande effekt. Detta är fallet i vatten.

Se: vätebindningar i vatten och is — Vatten och is vätebindningar med hjälp av Jsmol

Vätsket vatten har en delvis ordnad struktur där vätebindningar ständigt bildas och bryts.

Se en flashfilm med vattenmolekyler i aktion.

Å andra sidan har is en stel gitterstruktur.

I flytande vatten är varje molekyl vätebunden till cirka 3,4 andra vattenmolekyler. I is är varje molekyl vätebunden till 4 andra molekyler.

Genomför de två strukturerna nedan. Lägg märke till de tomma utrymmena i isstrukturen.

I is Ih bildar varje vattenmolekyl fyra vätebindningar med O–O-avstånd på 2,76 Angström till den närmaste syregrannen. O-O-O-O-vinklarna är 109 grader, vilket är typiskt för en tetraedriskt koordinerad gitterstruktur. Densiteten hos is Ih är 0,931 gm/kubikcentimeter. Detta kan jämföras med en densitet på 1,00 gm/kubikcentimeter för vatten.

Det finns elva olika former av kristallin is som man känner till. Hexaganolformen som är känd som is Ih är den enda som finns naturligt. Gitterstrukturen för is 1h visas här.

Bild