水的分子由二个氢原子和一个氧原子组成，化学符号是H2O。分子量为18。水的密度在＋4℃时最大，为1克/厘米，温度生高或降低时密度均减小。冰的密度为0.92克/厘米，所以冰比水轻，并且结冰时发生体积膨胀现象。
　　在一个大气压下，水的冰点是0℃，压力增加冰点反而下降。压力降低时，熔点上升，当水的蒸汽压等于外界压力时，它就沸腾；在一个大气压下，水的沸点为100℃，当压力减小时沸点会降低。压力增加时，沸点会升高，水在不同压力时的沸点见表十八。
　　表十八  水在不同压力下的沸点

　　物质的状态由温度和压力所决定，根据冰、水、水蒸汽的压力和温度变化关系可以构成水的状态图。如图十二所示。OC线表示水的蒸汽压曲线，蒸汽压随温度增加而上升；OA线表示冰的熔点与压力的关系，当压力增加时冰点反而下降；OB线表示冰的蒸汽压曲线，冰的蒸汽压随温度的增加而升高；O点是冰、水、汽的平衡点，在这个温度和压力时，冰、水、汽可以同时共存；它的温度为0.01℃和压力为4.6Hg，同样，OA线是冰、水共存线。OB是水、汽共存线，OC线是水、汽共存线。从图可以看出，当压力低于4.6mmHg时，不管温度如何变化，水的液态不能存在。这时只有固态和气态二种形态。
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　　水蒸汽的临界温度374℃；临界压力是217.7大气压。
温度降低时，水蒸汽很容易液化；在不同的温度，水和冰均有不同的蒸汽压，温度降低时，冰和水的蒸汽压也随之降低。见表十九和表二十。
　　表十九　　冰在不同温度下的蒸汽压

表二十  水在不同温度时蒸汽压力

　　水和冰都是热的不良导体，在不同的温度时，空气在水中的溶解度也不同。它随温度的升高而降低，见表二十一。

纯水几乎不导电。当水中溶有其他物质时，导电性可能会增加。

　　表二十一  空气在水中的溶解度

　　

　　一种物质或多种物质均匀地分布在另一种物质之中所组成的混合液称为溶液。当气体或固体溶解在液体中时，通常称液体为溶媒或溶剂，气体或固体为溶质；当液体与液体互相溶解时，通常把其中含量多的成分叫溶媒或溶剂，含量少的成分叫溶质，当溶媒或溶剂是水时，便叫做水溶液。
　　表示溶液浓度的方式有很多，通常百分比浓度使用最多；当在100份溶液中，溶质所占的份数重量就是改溶液的多少百分浓度，例如100克水溶液中，有10克氯化钠，90克水，则就称为10%的氯化钠水溶液。
　　溶液的冰点和沸点与溶媒和溶质都不同，随溶质的浓度不同而有不同的冰点与沸点。例如作为某些制冷系统传递冷量的盐水就是这样，氯化钠的浓度为29%时，冰点最低，为-21.2℃；氯化钙浓度为42.7%时，冰点最低，为-55℃。
　　水是构成生命的重要物质，但水在生物系统中的存在是不均匀的，并有多种存在形式。大部分水以溶液或悬浮液形式存在，冷冻的时候能结冰，称之谓自由水。有一小部分水以氢键的方式结合在一些极性基团上，这小部分水即使在极低的温度下也不会结冰，称之谓结合水。另外，生物系统中的水尚有至今还未搞清楚的其他存在形式。
　　水的结冰过程是这样的：当水达到0℃时，如果缺乏晶核，水并不结冰，温度将继续下降，还是保持在液体状态，这种现象叫做过冷现象；当水中存在一些外来物质时，这些物质将成为水结冰的晶核，于是水的分子以晶核为核心，以一定的排列方式开始结合成固态的晶格结构。晶体的生长速度取决于水的过冷程度和潜热（即溶化热）去除的快慢。

　　在结冰过程中水的温度保持0℃不变，待全部水结成冰之后温度才继续下降；当有过冷现象发生时，一旦结冰开始，会从过冷的温度突然回升到0℃，待全部水结冰之后温度再下降。