Una molécula de agua está compuesta de tres átomos. Hay dos átomos de hidrógeno (H2) y un átomo de oxígeno (O) en cada molécula de agua. Las moléculas de agua también contienen cuatro electrones de pares solitarios en el átomo de oxígeno. Esto permite que cada molécula de agua tome una forma geométrica doblada.
El agua es una molécula altamente polar debido a sus pares de electrones negativos en el átomo de oxígeno. Cada átomo de hidrógeno es ligeramente positivo, pero en conjunto, las moléculas de agua tienen un dipolo negativo apuntando hacia la nube de electrones sobre la molécula de oxígeno. Debido a la polarización del agua, puede interactuar consigo mismo y formar enlaces fuertes. Las moléculas de agua interactúan entre sí a través de enlaces de hidrógeno en sus formas gaseosa, líquida y sólida.