Su molekülü, iki hidrojen ve bir oksijen atomundan oluşmaktadır. Bu molekülün yapısı, açısal bir geometriye sahiptir. Su molekülü dipol özellik taşımaktadır. Molekülün etrafındaki elektrik dağılımı heterojendir. Oksijen atomu tarafında elektron yoğunluğu yüksektir ve negatif bir yük oluşturur. Buna karşılık, hidrojen atomları tarafında pozitif bir yük bulunur. Su molekülü, bir tarafı negatif, diğer tarafı pozitif olacak şekilde bir yapıya sahiptir. Ancak dışarıdan bakıldığında nötr bir yapıdadır. Oda sıcaklığında su, sıvı halde bulunurken, katı halde (buz) su molekülleri düzenli bir kristal yapıya sahiptir. Sulu çözeltilerde ise su molekülleri, anyon ve katyonları çevreleyerek hidratasyon kabukları oluşturur.

Su molekülü (H₂O), birbirine kovalent bağlarla bağlanmış iki hidrojen ve bir oksijen atomundan oluşur. O-H bağlarının açısı yaklaşık 104.5°'dir. Bu bağ açısı, su molekülüne benzersiz fiziksel ve kimyasal özellikler kazandırır. Su molekülü polar bir yapıya sahiptir, yani molekül içinde pozitif ve negatif yükler ayrılmış durumdadır. Oksijen atomu, elektronegatifliği yüksek olduğu için elektronları daha güçlü çeker ve negatif bir yük taşır. Hidrojen atomları ise daha pozitif yük taşır. Bu polar yapı, suyun mükemmel bir çözücü olmasını sağlar.

Bir molekülün kütlesi, içerdiği atomların kütlelerinin toplamı alınarak hesaplanır. Su molekülünün moleküler ağırlığı, iki hidrojen atomunun ve bir oksijen atomunun kütlelerinin toplamına eşittir. Bu nedenle su molekülünün moleküler ağırlığı yaklaşık 18 daltondur (1 dalton = 1 atomik kütle birimi). Su, insan vücudunun büyük bir kısmını oluşturduğu için, su moleküllerinin ağırlığı insan hayatında kritik bir öneme sahiptir. Vücudumuzdaki su oranının düşmemesi, sağlığımız için hayati öneme sahiptir. Su molekülleri, saf nitelikte olup, çeşitli kimyasal analiz cihazları ile ağırlıkları ve bileşiklerdeki oranları tespit edilebilir.

Su molekülü, kimyasal ve fiziksel özellikleri açısından oldukça benzersizdir. Su, geniş bir sıcaklık aralığında sıvı halde kalabilir ve bu durum, dünyadaki yaşamın devamı için kritiktir. Su, yüksek özgül ısı kapasitesine sahiptir, bu da suyun sıcaklık değişimlerine karşı direncini artırır. Ayrıca, suyun buharlaşma ısısı da yüksektir, bu da buharlaşma sırasında çevreden büyük miktarda ısı çekmesini sağlar. Su molekülleri arasında güçlü hidrojen bağları bulunur, bu bağlar suyun yüzey gerilimini artırır ve kapilarite fenomenini mümkün kılar.

Su, tüm canlı organizmalar için hayati öneme sahiptir. Su, hücrelerin yapı taşı olup, biyokimyasal reaksiyonların büyük bir kısmı sulu ortamda gerçekleşir. Su, besin maddelerinin taşınması ve atık ürünlerin uzaklaştırılması için de gereklidir. Ayrıca, suyun yüksek ısı kapasitesi, vücut sıcaklığının düzenlenmesine yardımcı olur. Su molekülleri, proteinler ve nükleik asitler gibi biyomoleküllerin üç boyutlu yapısını ve işlevini korumada da kritik bir role sahiptir.

Su, endüstriyel süreçlerde de geniş bir kullanım alanına sahiptir. Su, kimyasal reaksiyonlar için çözücü olarak kullanılır ve aynı zamanda soğutma sistemlerinde de yaygın olarak kullanılır. Su, enerji üretiminde de önemli bir rol oynar; hidroelektrik santrallerde suyun kinetik enerjisi elektrik enerjisine dönüştürülür. Ayrıca, suyun yüksek ısı kapasitesi, ısıl işlemlerde ve çeşitli üretim süreçlerinde ısı taşıyıcı olarak kullanılmasını sağlar.