Molekul air mempunyai struktur yang mudah. Namun begitu, struktur ini dapat menghasilkan tindak balas yang kompleks. Air terdiri daripada satu atom oksigen dan dua atom hidrogen.

Setiap atom hidrogen mempunyai satu proton di dalam nukleus dan satu elektron mengorbit nukleus. Nukleus atom oksigen pula terdiri daripada lapan proton. Mengorbit nukleus atom oksigen ialah lapan elektron yang bercas negatif. Dua elektron mengorbit petala yang berhampiran dengan nukleus, manakala enam elektron lagi di petala luar. Petala luar ini masih tidak lengkap dan memerlukan dua elektron lagi untuk menstabilkan aras tenaga. Elektron-elektron tambahan ini disumbangkan oleh hidrogen memandangkan atom hidrogen mempunyai ruang untuk satu lagi elektron.

Disebabkan ini, dua atom hidrogen dan satu atom oksigen boleh bergabung dl1n membentuk H2O, formula kimia yang kita semua kenali. Disebabkan daya penolakan dua atom hidrogen antara satu dengan lain, maka kedua-dua atom hidrogen terpisah pada sudut 104.45 .Konfigurasi ini menghasilkan molekul air yang asimetri.

Ikatan atom yang membentuk molekul air merupakan ikatan kovalen yang berasaskan perkongsian elektron. Walau bagaimanapun, disebabkan bilangan proton di dalam atom oksigen lebih besar daripada atom hidrogen, pasangan elektron yang dikongsi lebih hampir dengan atom oksigen. Ini bermakna perkongsian elektron adalah tidak sama.

Atom oksigen mempunyai tarikan yang lebih terhadap elektron yang dikongsi. Oleh itu, oksigen lebih elektronegatif kerana seolah-olah mempunyai sedikit cas negatif. Disebabkan oleh kehilangan sebahagian daripada komplemennya, atom hidrogen pula bertindak seolah- olah membawa sedikit cas positif. Disebabkan taburan cas yang tidak sama, molekul air dikenali sebagai molekul dwikutub. Molekul air bertindak sama seperti magnet, satu hujungnya bercas positif dan satu hujung lagi pula bercas negatif.

Sifat dwikutub ini penting kerana membenarkan molekul air membentuk ikatan dengan molekul air yang berdekatan. Ikatan ini dikenali sebagai ikatan hidrogen. Atom hidrogen yang mempunyai cas positif yang sedikit boleh ditarik secara lemah oleh satu lagi atom oksigen daripada molekul air lain yang mungkin wujud berdekatan memandangkan oksigen ini bercas sedikit negatif. Dengan kata lain, hujung positif (hidrogen) satu molekul air akan tertarik kepada hujung negatif (oksigen) molekul air yang lain.

Bentuk-bentuk air

Air mengambil banyak bentuk di bumi: Wap air dan awan di langit, aisberg di laut, glasier di pergunungan, akuifer di dalam perut bumi, adalah sebahagian daripada nama air. Menerusi penyejatan, kerpasan, dan pengaliran, air mengalir tanpa henti daripada sau bentuj kepada bentuk yang lain, apa yang dipanggil sebagai kitaran air.