氫和氧的化合物，分子式H2O。在古代，中國、印度和希臘人都把水看成是構成宇宙萬物的基本物質原素之一。直到18世紀後期，科學傢們先是發現可燃氣(氫氣)燃燒後得到液體水，繼而使水蒸氣通過紅熱的鐵管分解得到氫氣，才定性地確定瞭水是氫和氧所組成。其後則對水中氫氣和氧氣的體積比和它們的密度反復作瞭測定，19世紀初，得到二者重量比是H：O＝1.0077：8.0000，從而準確地得知水的分子式是<H2O。
水是很多酸、堿、鹽等物質的優良溶劑，因此自然界的水總是溶有雜質。純水是使用鉑或石英器皿經過幾次蒸餾得到的，它的物理性質列於表1。
表1 水和冰的物理性質
幾種氫同位素組成的重水，如DOH、D2O的自然豐度很小，它們的物性數據是有別於H2O的。水是用於確定許多物理常數值的標準物，它本身的性質卻有許多異常。例如，0℃時冰的密度是0.91671克/毫升，液體水的密度是0.999841克／毫升。水在0～4℃之間，隨著溫度升高，密度不是減小而是增大，到4℃時達到最大值1.000000，過此則密度隨溫度升高一直減小。此外，就一組同族化合物來說，它們的沸點和凝固點一般隨著化合物分子量的增加而升高，而水在它的同類物中則有著異常高的熔點和沸點（表2）；與一般液體比較，水的介電常數、粘度、表面張力、比熱等數值都顯著地偏高。這些特性皆源於冰、水中分子間氫鍵締合的結構本質。
表2 水及其同類物的沸點和熔點
1933年J.D.伯納爾和R.H.否勒指出液體水在短程和短時間內具有與冰相似的結構。1938年J.摩根和B.E.沃倫根據水的X射線實驗結果證明，從1.5℃到83℃，水的最鄰近分子數是4.4到4.9（見圖）。
根據這些結構知識，可以定性地解釋水的各種性質。例如，在冰的結構中每個水分子皆為其他四個水分子所包圍，很不緊湊，因此冰的密度較小；熔化時，這種四面體結構的一部分被拆散，使分子趨於密集，致使水的密度較大；熔化後，隨著溫度的上升，水中的似冰結構繼續拆散，是密度增大的因素；另外，溫度上升伴隨著分子振動加劇，即所占體積增加。在4℃以前，前者點優勢，密度隨溫度升高而增加；4℃以後，後者占優勢，密度隨溫度升高而減小。這樣，水的密度在4℃有一極值。又如，水的介電常數高，是由於氫鍵締合的水分子集團中和電場的能力遠比單個極性分子大的緣故。此外，氫鍵是較范德瓦耳斯力更強的分子間相互作用，它導致水的沸點等偏高。
由於液態中分子是運動著的，雖然水的近距有序得到瞭實驗證據，但它的整體結構問題遠未解決。當前對水的理論模型眾說紛紜，概括地說，一種看法認為從冰到水部分氫鍵斷裂瞭，水是不同程度氫鍵締合結構的混合物；另一種看法則認為水中的氫鍵並未斷裂而是扭曲瞭。
參考書目
D.Eisenberg，W.Kauzman，The Structure andProperties of Water，Clarendon Press，Oxford，1969.