地球上的水以氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)三種形式存在，在常溫條件下三相可以互相轉(zhuǎn)化。
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每個水分子（H2O）都是由一個氧原子和二個氫原子組成。水分子的鍵成等腰三角形。由于氧原子對電子的吸引力比氫原子大得多，所以在水分子內(nèi)部，電子就比較靠近氧原子。這樣，電子就有在氧原子周圍相對集中的趨勢，形成較濃厚的電子云，掩蓋了原子核的正電核。所以，在氧原子一端顯示出較強的負電荷作用，形成負極；相反，在氫原子周圍，電子云相對稀薄，于是顯示出原子核的正電核作用，形成正極，使水分子具有極性結(jié)構(gòu)。
由于水分子具有極性，在自然界，水不完全是單水分子H2O，而更多的情況下是水分子的聚合體。水分子聚合體包括：單水分子（H2O）、雙水分子（H2O）、三水分子（H2O）
（二）水的三態(tài)及其轉(zhuǎn)化
在一個標準大氣壓下，純水0℃為冰點，100℃為沸點。0℃以下為固體，0—100℃為液體，100℃以上為氣體。但在地球上的常溫條件下，水的三態(tài)（氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)）可以相互轉(zhuǎn)化。
1.水的三態(tài)與水溫隨著水溫的變化，三態(tài)水分子的聚合體也在不斷的變化。從表1－1可見：
1）隨著水溫的升高，水分子聚合體不斷地減少，而單水分子不斷地增多。當溫度高于100℃呈氣態(tài)時，水主要由單水分子組成。
2）隨著溫度的降低，水分子聚合體不斷增多，單水分子不斷減少。水溫達到0℃結(jié)冰時，單水分子為零，而強力締合結(jié)構(gòu)的三水分子增多，因三水分子結(jié)構(gòu)特性，使液態(tài)水變成固態(tài)冰時，體積膨脹10％，若冰變成液態(tài)水時，體積減小10％。
3）水溫在3.98℃時，結(jié)合緊密的二水分子最多，所以此時水的密度最大，比重為1。
2.固態(tài)水（冰）的結(jié)構(gòu)氣體水分子能凝聚成液態(tài)水和固態(tài)水（冰），主要是氫鍵起著強烈的締合作用。在冰晶中，氧原子和氫原子的排列是很有規(guī)則的，其結(jié)構(gòu)是每個氧原子通過氫鍵，按四面體取向，與另外四個氧原子連結(jié)，呈現(xiàn)六方晶系的冰。正是由于冰晶內(nèi)每個氧原子通過氫鍵以等鍵距與另外四個氧原子相連結(jié)，在冰晶中的水分子則具有水蒸氣到凝聚態(tài)的冰，氫鍵為凝聚力的主要方面，為了盡可能生成較強和較多的氫鍵，原來水分子中的O—H鍵必須拉伸。由此帶來的后果是，水分子必須按空間利用率頗低的四面體形態(tài)堆積，故冰的晶體是一個十分敞開的結(jié)構(gòu)，其密度較低。
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