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물 분자는 한 개의 산소와 두개의 수소 원자로 구성되어 있다. 산소원자와 수소 원자는 각각 공유결합을 하는데 산소원자가 전자를 당기는 힘이 더 강한 편이다. 이러한 전기음성도의 차이와 굽은 형 구조에 의해 물은 극성을 띠게 된다.

물은 용해성이 크며, 이온성 물질과 극성 물질을 잘 녹인다. 물은 기름이나 벤젠 등의 무극성 물질과는 잘 섞이지 않는 특징을 가진다. 또한, 물은 수소결합을 하고 있기 때문에 끓는점과 녹는점이 높은데, 100℃에서 물은 끓어서 수증기로 변환되고, 0℃ 이하에서는 얼음으로 변환된다. 또 물은 비열이 높아 온도 변화가 느리다. 이러한 현상으로 사막과 달리 바다에서는 밤낮에 온도 변화가 거의 없다. 그리고 물은 4℃에서 가장 밀도가 높은 특징을 지닌다. 한편, 물은 알칼리금속 및 알칼리도 금속과는 상온에서 반응하고, 마그네슘과는 뜨거운 온수와 가열한 철과 수증기는 서로 반응해 수소를 방출하며, 금속 수산화물 또는 산화물을 만든다.