Вода имеет аномальные физические свойства, связанные с водородными связями, из-за уникальной молекулярной структуры. 4

Молекула воды состоит из одного атома кислорода и двух атомов водорода, образуя V-образную форму. 2 Эта геометрия обуславливает способность формировать водородные связи между молекулами. 2

Некоторые аномальные свойства воды и их объяснение:

• Аномально высокая температура кипения. 5 Связана с дополнительными затратами теплоты на разрушение водородных связей. 5 Химические аналоги воды не образуют таких связей, и их кипение происходит при меньшей температуре. 5
• Аномальная плотность. 1 Начиная с 3,8 °С (обычно округляют до 4 °С) плотность воды уменьшается. 1 Это объясняется нарастанием ажурности сетки водородных связей. 1
• Аномальная сжимаемость. 1 Наряду с обычным тепловым движением, ослабевающим с понижением температуры, идёт процесс, характерный только для воды: возрастает ажурность сетки. 1
• Расширение воды при замерзании. 2 Ключевой фактор — образование гексагональной кристаллической решётки. 2 Эта структура характеризуется наличием больших пустот между молекулами, что приводит к увеличению объёма вещества. 2
• Вязкость воды с ростом давления уменьшается, а не повышается, как следовало бы ожидать по аналогии с другими жидкостями. 3 Это связано с особенностями сетки водородных связей: среднее время жизни водородной связи с увеличением давления уменьшается. 3

Водородные связи между молекулами воды создают сеть, которая допускает различные аномалии, такие как высокое поверхностное натяжение и максимальная плотность при 4 °C. 4