水分子在形成晶体时,分子之间存在氢键,在温度较低时,形成的氢键多且稳定,是水分子之间形成空旷的氢键体系.当温度升高冰熔化成水时,大约有15%的氢键断裂,冰的空旷氢键体系瓦解,一部分形成氢键连接的链状或环状聚集体,另一部分的冰环化成堆积密度较大的多面体,这种转变使分子间的堆积较密,体积缩小,密度增加.另一方面,温度上升,热运动加剧,使密度减少,这两种相反的因素使4摄氏度的水密度最大.

　　当然,就水和冰而论,最大的区别就是氢键的组成及分子间的结构不同,而导致密度不同,重点就在于“冰的空旷氢键体系”,可以参考《结构化学》的相关书籍.