L'acqua è una molecola formata da 2 atomi di idrogeno e 1 atomo di ossigeno collegati tra loro da legami covalenti; l'acqua è una molecola neutra perché ha uguali elettroni e uguali protoni ed è polare perché ha legami covalenti: così l'acqua presenta 2 cariche positive e 2 cariche negative che quando si avvicinano a una regione con carica opposta determina la formazione di un legame a idrogeno. Il legame a idrogeno è più debole di quello covalente ed è più breve (dura circa 1 centomiliardesimo di secondo). Il legame a idrogeno comporta diversi fenomeni chimici:
-la coesione, ossia la tensione superficiale fra molecole della stessa sostanza;
-l'adesione, ossia la tensione superficiale fra molecole di sostanze diverse;
-la capillarità, ossiala capacità dell'acqua di attraversare spazi ridotti grazie alla coesione e all'adesione;
-l'imbibizione, cioè il movimento delle molecole dell'acqua in sostanze che aumentano di volume;

-la caloria, ossia la quantità di calore necessaria ad aumentare la temperatura di 1°C in un grammo d'acqua;
-l'energia cinetica, ossia l'energia di movimento delle molecole;
-l'evaporazione; ossia il passaggio dallo stato liquido a quello gassoso dell'acqua a causa dei legami a idrogeno;
-la solidificazione dell'acqua (o congelamento), ossia la formazione di un reticolato cristallino aperto nell'acqua (a 0°C) che occupa più spazio.

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