Vandstatus: Gas, flydende og fast
Dannelsen af hydrogenbindinger er en vigtig kvalitet af flydende vand, der er afgørende for livet, som vi kender det. Da vandmolekyler danner hydrogenbindinger med hinanden, får vand nogle unikke kemiske egenskaber sammenlignet med andre væsker, og da levende ting har et højt vandindhold, er forståelse af disse kemiske træk nøglen til at forstå livet. I flydende vand dannes og brydes der konstant hydrogenbindinger, når vandmolekylerne glider forbi hinanden. Bruddet på disse bindinger er forårsaget af vandmolekylernes bevægelse (kinetisk energi) på grund af varmen i systemet. Når varmen hæves, når vand koges, får vandmolekylernes højere kinetiske energi brintbindingerne til at bryde fuldstændigt og tillader vandmolekyler at flygte ud i luften som gas (damp eller vanddamp). På den anden side, når temperaturen på vand er reduceret og vand fryser, danner vandmolekylerne en krystallinsk struktur vedligeholdt ved hydrogenbinding (der er ikke nok energi til at bryde hydrogenbindingerne). Dette gør is mindre tæt end flydende vand, et fænomen, der ikke ses ved størkning af andre væsker.
Faser af stof: Se hvad der sker med intermolekylære bindinger under faseændringer i denne interaktive.
Vandets lavere tæthed i fast form skyldes den måde, hvorpå hydrogenbindinger orienteres, når det fryser: vandmolekylerne skubbes længere fra hinanden sammenlignet med flydende vand. Med de fleste andre væsker inkluderer størkning, når temperaturen falder, sænkning af kinetisk energi mellem molekyler, hvilket giver dem mulighed for at pakke endnu tættere end i flydende form og give det faste stof en større tæthed end væsken.
Den lave tæthed af is, en anomali, får den til at flyde på overfladen af flydende vand, såsom et isbjerg eller isterningerne i et glas vand. I søer og damme dannes der is på overfladen af vandet og skaber en isolerende barriere, der beskytter dyrene og plantelivet i dammen mod frysning. Uden dette lag isolerende is ville planter og dyr, der lever i dammen, fryse i den faste isblok og ikke kunne overleve. Den skadelige virkning af frysning på levende organismer er forårsaget af isudvidelse i forhold til flydende vand. Iskrystallerne, der dannes ved frysning, brister de sarte membraner, der er væsentlige for levende cellers funktion, og ødelægger dem irreversibelt. Celler kan kun overleve frysning, hvis vandet i dem midlertidigt erstattes af en anden væske som glycerol.
