水分子是一个键能很强的偶极分子，这是氢与氧原子的电子层结构决定的。氧的电负性很大，为3.5，氢的电负性也较大，为2.1，且两者的离子半径接近。H－O之间属离子-共价键，共价键成分约占70%。由于氢与氧的电负性差，氧带有一定的负电荷，氢具有一定的正电荷，正负电荷中心不重合，因而水分子为偶极分子。
由于水偶极分子间的分子键强大，使水具有较高的溶点（冰点）和沸点。而其他分子化合物如CO2，SO2，CH4，NH3，H2S，HF，HCl等的熔点与沸点都低得多。这样就使水成为地球化学体系中唯一的重要液相流体。而其他的分子化合物都是呈气相存在，或成水溶液中的溶解物。
水的沸点与水的饱和蒸气压有关，随压力的增加，沸点不断增高（图7.1），而随着温度的提高，水的密度不断降低。高压条件下的高温水遇到压力骤降时，水将发生沸腾、汽化而导致温度骤降，这在地球化学热液体系中具有重要的意义。当温度与压力超过临界点时（374.15℃和221×105Pa），水转化为超临界流体，H2O以超临界流体存在，不再有两相平衡。此时液体的密度主要决定于压力。
图7.1 液体水的密度和蒸气压的变化
（据戚长谋，1994）
在这些条件下，从气体状态到液体状态的转变具有连续性。水蒸气和超临界流体的密度是随压力而改变的。在高温时一个给定相的水的密度是物质在这个相溶解度的主要控制因素。
常温常压下中性水pH＝7，天然水中pH值可变动在0.8到11之间。水的解离程度随温度的升高而增大，在100℃时［H＋］×［OH－］＝10－12，于是100℃时中性水的pH值为6。
由于水是偶极分子，使水具有很大的介电常数，常温常压下水的介电常数高达81，即离子间的静电引力在水中将比在空气中降低81倍，这导致离子键化合物在水中极易溶解。与此相反共价键化合物在水中的溶解度则很小。
水溶液中溶质的增加导致与之平衡的溶液蒸气压的减小，这使水溶液的冰点降低，沸点增高。随溶液中盐度的增加，水溶液的临界温度和压力也将增加。在一般热液矿床形成的温度、压力以及常见的那种盐度条件下，成矿热液基本上是处于液体状态的。