Es la única sustancia de la Tierra que existe habitualmente en grandes cantidades y en sus tres estados físicos, vapor, líquida y sólida (como hielo o como nieve). Su grandes cantidades en nuestro planeta lo hace único en el sistema solar, quizá el único en mantener formas superiores de vida. Su naturaleza la hace indispensable para la vida y la naturaleza de la vida hace que dependa del agua. El ser humano podría vivir varias semanas sin alimentos, pero no puede estar sin beberla más de cinco o seis días sin poner en peligro su vida. El cuerpo humano tiene un 75 % de agua al nacer y cerca del 60 % en la edad adulta. Aproximadamente el 60 % de esta agua se encuentra en el interior de las células y el resto es la que circula en la sangre y baña los tejidos.
El agua, es un líquido incoloro, inodoro e insípido. La molécula de agua está formada por la combinación de un átomo de oxígeno y dos átomos de hidrógeno, dando por resultado la molécula de agua, cuya fórmula molecular es H2O. La función principal es servir de disolvente, de modo que transporta sustancias solubles y elimina residuos. El agua es un elemento esencial en la sangre de animales y la savia de las plantas.
En principio todas las sustancias pueden existir en los tres estados de agregación en que se presenta la materia. Las condiciones que presenta nuestra superficie terrestre, permite que sólo algunas sustancias puedan hallarse de forma natural, en los tres estados, como es el caso del agua. Tal como se puede observar en la Figura 3.1, si se saca unos cubos de hielo de la congeladora y se dejan a la temperatura ambiente, al cabo de un tiempo se observa que todo el hielo se ha “derretido” y se tendrá agua líquida. Si luego se calienta el agua líquida hasta ebullición, se verá el desprendimiento del vapor de agua que se difumina en el ambiente.
Los cambios de estado son las transformaciones de una fase a otra, que se producen cuando a una sustancia se le agrega o se le quita energía en forma de calor. El cambio del estado sólido al estado líquido se denomina fusión, el cual requiere absorber energía y se produce a la temperatura de fusión, que en el caso del agua corresponde a 0 °C. El proceso inverso, es decir cuando el agua líquida se congela, libera calor. Cuando el agua líquida se evapora pasa a la fase vapor, este proceso ocurre a la temperatura de ebullición y requiere absorber energía. La temperatura de ebullición del agua, a nivel del mar, es 100 °C. El proceso inverso es la condensación, el cual libera energía.
La Figura 3.2 muestra un esquema de la interrelación de los cambios de estado, representado para el caso específico del agua. El tercer cambio de estado es la sublimación, que se produce cuando el sólido absorbe energía y pasa al estado vapor. El proceso inverso es la deposición, solidificación o sublimación inversa, el cual libera energía.