Uma molécula de água é composta por três átomos. Existem dois átomos de hidrogênio (H2) e um átomo de oxigênio (O) em cada molécula de água. As moléculas de água também contêm quatro pares de elétrons isolados no átomo de oxigênio. Isso permite que cada molécula de água assuma uma forma geométrica curvada.
A água é uma molécula altamente polar devido aos seus pares de elétrons negativos no átomo de oxigênio. Cada átomo de hidrogênio é ligeiramente positivo, mas como um todo, as moléculas de água têm um dipolo negativo apontado para a nuvem de elétrons acima da molécula de oxigênio. Devido à polarização da água, ela pode interagir consigo mesma e formar ligações fortes. As moléculas de água interagem umas com as outras por meio de ligações de hidrogênio em suas formas gasosa, líquida e sólida.