Какие силы существуют между молекулами воды?

Коротко: между молекулами воды действуют три типа межмолекулярных сил, плюс короткодействующее отталкивание.

1. Водородные связи
   Главные «скрепки» воды. Кислород более электроотрицателен, поэтому на нём частичный «–», на водородах — «+». Когда водород одной молекулы ориентирован к свободной электронной паре кислорода соседней, возникает водородная связь — по сути, особый случай диполь-дипольного взаимодействия, но заметно более сильный и направленный. В жидкой воде образуется динамическая сеть таких связей; в среднем каждая молекула стремится к четырём контактам (две «донорские» и две «акцепторные»), а в льду эта тетраэдрическая сеть становится почти регулярной. Типичная энергия — порядка десятков кДж/моль, именно они дают воде высокие температуры кипения и плавления, теплоёмкость, поверхностное натяжение и аномалии плотности.

2. Диполь-дипольные (постоянные диполи)
   У H₂O большой дипольный момент, поэтому даже помимо водородных связей молекулы ориентируются «плюсом к минусу» и притягиваются. Это слабее и менее направленно, чем Н-связи, но вносит вклад, особенно когда геометрия не позволяет сформировать идеальную водородную связь.

3. Дисперсионные (Лондоновские)
   Мгновенные флуктуации электронных облаков вызывают кратковременные индуцированные диполи и слабое притяжение между любыми молекулами, в том числе водой. Это самый универсальный и самый слабый вклад, но он всегда присутствует и суммируется по множеству контактов.

4. Короткодействующее отталкивание (паулиевское)
   При слишком близком сближении перекрытие электронных облаков приводит к резкому отталкиванию. Оно не «притягивающая» сила, но определяет равновесные расстояния между молекулами и жёсткость структуры.

Итого: доминируют водородные связи, дополненные обычными диполь-дипольными и дисперсионными взаимодействиями; баланс этих притяжений с короткодействующим отталкиванием формирует жидкую и твёрдую структуру воды и её макроскопические свойства.