Среди необычных свойств воды следует отметить и ее исключительно высокое поверхностное натяжение — 72,7 эрг/см2 (при t 20 оС). В этом отношении среди жидкостей вода уступает только ртути. Поверхностное натяжение проявляется в смачивании. Все вещества, которые легко смачивается водой, имеют в своём составе молекулы с атомами кислородами. Энергетически неуравновешенные молекулы поверхностного слоя воды получают возможность образовывать дополнительные водородные связи с этими атомами кислорода, что и обуславливает эффект смачивания. Смачивание и поверхностное натяжение лежат в основе явления, названного капиллярностью. Оно состоит в том, что в узких каналах вода способна подниматься на высоту гораздо большую, чем та, которая допускается силой тяжести для столбика данного сечения. Капиллярность имеет огромное значение для эволюции жизни на нашей планете. Благодаря этому явлению вода смачивает толщу земли, лежащую значительно выше грунтовых вод, и доставляет корням растений растворы питательных солей с глубины в десятки метров. Капиллярностью во многом обусловлено движение крови и тканевых жидкостей.

Вода при охлаждении в нормальных условиях ниже t 0 оС кристаллизируется образуя лед, плотность которого меньше, а объём почти на 10% больше объёма исходной воды. Охлаждаясь вода ведёт себя как многие другие соединения: понемногу уплотняется уменьшает свой удельный объём. Но при t 4 оС (точнее, при t 3,98 оС) наступает кризисное состояние: при дальнейшем понижении температуры объем уже не уменьшается, а увеличивается. С этого момента начинается упорядочение взаимного расположения молекул, складывается характерная для льда гексагональная кристаллическая структура. Каждая молекула в структуре льда соединена водородными связями с четырьмя другими. Это приводит к тому, что в фазе льда образуется ажурная конструкция с «каналами» между фиксированными молекулами воды. В водных растворах некоторых органических веществ вокруг молекул примесей возникают упорядоченные группы водных молекул, своеобразные зоны «жидкого льда», имеющие кубическую структуру, которая отличается большей рыхлостью по сравнению с гексагональной. Появление такого льда вызывает значительное расширение всей замерзшей массы. При появлении льда разрушается связи не только дальнего , но и ближнего порядка. Так, при t 0 оС 9-15% молекул Н20 утрачивает связи с другими соединениями, в результате увеличивается подвижность части молекул воды и они погружаются в те полости, которыми богата ажурная структура льда. Этим объясняется сжатие льда при таянии и большая, по сравнению с ним плотность образующейся воды. При переходе «лед-вода» плотность возрастает примерно на 10%, и можно считать, что эта величина определенным образом характеризует количество молекул Н20, попавших в полости.

Выше t 0 оС молекулы воды вследствие теплового возмущения утрачивают способность образовывать постоянную жесткую решетку, но тенденция к упорядочению сохраняется. Вода находится в состоянии, которое условно характеризуют как «квазикристаллическое». При той температуре, когда лед превращается в воду, сохраняется еще многие водородные связи, и в воде присутствуют ассоциаты молекул с открытой тетраэдрической структурой. Повышение температуры вызывает распад этих пространственных ассоциатов, что приводит к дальнейшему увеличению плотности воды — до t 4 оС.

При дальнейшем росте температуры закономерное расширение воды, обуславливаемое усилением молекулярного движения, превосходит эффект структурной перестройки «лед-вода» и плотность воды плавно снижается. Благодаря особенностям переходов «лед-вода», осуществляющихся в интервале t 0-4 оС, при сезонных изменениях температуры реки и озера не промерзают до дна. Верхний слой, охлаждаясь до t 4 оС и достигнув максимальной плотности, опускается на дно водоема, принося кислород его обитателям и обеспечивая равномерное распределение питательных веществ. Поднявшиеся к поверхности более теплые слои воды уплотняется при соприкосновении с приповерхностным воздухом, охлаждаясь до t 4 оС и в свою очередь опускаются. Такое «перемешивание» происходит до тех пор, пока циркуляция естественно не прекращается и водоем не покроется плавающим слоем льда. Теплопроводность льда намного меньше, чем воды, поэтому он надежно предохраняет глубины водоема от сквозного промерзания. Из 36 стабильных и радиоактивных изотопов воды наиболее распространены 9 (дейтерий, тритий и др.). В норме в обычной воде 0,0015 атомных процентов дейтерия, в талой воде немного ниже. Известно легкая, тяжелая и сверхтяжелая воды в зависимости от содержания в ней этих изотопов. Диаметр молекулы воды 3 ? (2,8 ?). Она похожа на шарик с двумя бугорками. Все необычные свойства воды определяются ее молекулярной структурой. Каждая молекула воды может соединиться с четырьмя другими молекулами воды. Но это происходит только в твердом состоянии — во льду. При t 37 оС время оседлости (то есть неподвижности) молекул воды –10-11 сек. Чем меньше движется молекула воды, чем ближе ее свойство к свойствам воды в состоянии льда, тем выше с точки зрения биологии качество воды. Энтропия — это мера хаоса любой системы. У воды в состоянии льда энтропия меньше всего.