1. Berat Jenis (BJ) es yang lebih rendah dari BJ air. Hal ini berlawanan dengan hukum pemuaian. Sampai suhu 4 drjt C, BJ air akan meningkat jika suhu diturunkan. Selanjutnya, jika suhu air diturunkan menjadi lebih rendah dari 4 drjt C, air akan mengembang. Pengembangan ini disebabkan oleh pembentukan kristal es yang memiliki bentuk heksagonal kaku yang sangat teratur dimana setiap molekul air membentuk ikatan hidrogen dengan 4 molekul yang lain. Dengan struktur demikian, maka es akan memiliki BJ yang lebih ringan daripada air yang molekulnya lebih tidak teratur dan memungkinkan molekul-molekul air bergerak lebih rapat pada saat didinginkan (pada suhu di atas 4 drjt C).
2. Memiliki suhu didih, suhu beku, energi ikatan dan panas jenis yang sangat tinggi. Banyaknya jumlah ikatan hidrogen yang dibentuk oleh molekul-molekul air menyebabkan air memiliki sifat-sifat yang tidak biasa ini seperti tampak pada Tabel 1.
Tabel 1. Sifat-sifat fisik air
3. Air merupakan pelarut yang sangat kuat. Hal ini menyebabkan air sangat mudah tercemar dan hampir tidak ada air murni di alam. Sifat polar dari air yang memiliki dipol positif dan negatif parsial, memungkinkan air untuk melarutkan molekul (ion) dengan mudah. Air merupakan pelarut yang baik untuk komponen bermuatan. Sisi positif air akan mengelilingi molekul bermuatan negatif dan sisi positif air akan mengelilingi molekul bermuatan positif.
Air merupakan pelarut komponen polar
Struktur molekul es dan air