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水分子は電気的に中性ですが、酸素原子上の水素原子の非対称配列により、一方の側に正の正電荷が、もう一方の側に負電荷が生じます。生物にとっての重要な結果には、水が他の液体よりも多くのさまざまな物質を溶解する能力と、液滴を形成し、小さな根、茎、毛細血管を通過できる強力な表面張力があります。水は、地球上で見られる温度で気体、液体、固体として存在する唯一の物質であり、水分子の極性のために、固体状態は液体状態よりも密度が低くなります。その結果、氷は浮かび、これは地球上のあらゆる場所の生命に深い意味を持ちます。
水素結合
水分子の極性の性質を理解する簡単な方法は、それをミッキーマウスの頭として視覚化することです。耳がミッキーの頭に座っているのとほぼ同じように、水素原子は酸素分子の上に座っています。この歪んだ四面体配列は、原子間で電子が共有される方法のために生じます。水素原子は104.5度の角度を形成し、各分子に電気双極子または磁石の特性を与えます。
各水分子のプラス（水素）側は、水素結合と呼ばれるプロセスで周囲の分子のマイナス（酸素）側に引き寄せられます。各水素結合はほんの一瞬しか持続せず、原子間の共有結合を破壊するほど強くはありませんが、アルコールなどの他の液体と比較すると、水に異常な性質を与えます。 3つの異常は、生物にとって特に重要です。
生命の溶媒
その極性のため、水は非常に多くの物質を溶解することができ、科学者はそれを普遍的な溶媒と呼ぶこともあります。生物は、水から炭素、窒素、リン、カリウム、カルシウム、マグネシウム、硫黄を含む多くの必須栄養素を吸収します。さらに、水が塩化ナトリウムなどのイオン性固体を溶解すると、イオンは溶液中を自由に浮遊し、電解質に変わります。電解質は、神経信号の伝送に必要な電気信号と、他の生物物理学的プロセスを調節する電気信号を伝導します。水は、生物が代謝の老廃物を除去する媒体でもあります。
栄養の拘束力
水分子同士の静電引力が表面張力の現象を引き起こし、それによって液体の水の表面が特定の昆虫が実際に歩くことができる障壁を形成します。表面張力により、水滴は水滴になり、1つの水滴が別の水滴に近づくと、水滴は互いに引き合って1つの水滴を形成します。
この魅力のため、水は小さな毛細管に安定した流れとして引き込まれることがあります。これにより、植物は根から土壌から水分を吸い取り、背の高い木は毛穴から樹液を吸って栄養を得ることができます。また、水分子が互いに引き合うことで、動物の体の中を流体が循環し続けることができます。
浮氷の異常
氷が浮かばなければ、世界は別の場所になり、おそらく生命を支えることができなくなるでしょう。海洋や湖は底から凍りつくことができ、気温が低くなるといつでも固い塊になります。代わりに、冬の間、水の塊が氷の皮を形成します。水面は、それよりも高い気温にさらされると凍結しますが、氷は水よりも密度が低いため、氷は残りの水の上に留まります。これにより、魚や他の海洋生物は寒い気候で生き残り、土地に住む生物に食料を提供できます。
水を除き、他のすべての化合物は、固体状態では液体状態よりも密度が高くなります。ウォーターズ独自の挙動は、水分子の極性の直接的な結果です。分子が固体状態に落ち着くと、水素結合により、液体状態の場合よりも多くの空間を提供する格子構造になります。