Nếu một người so sánh cùng một khối lượng nước đá và nước, thì nước đá không có khối lượng nhiều hơn nước ở thể lỏng. Tuy nhiên, thể tích của nước đá lớn hơn khối lượng của nước lỏng. Lý do cho điều này xảy ra liên quan đến cấu trúc phân tử của hai trạng thái khác nhau này của nước.
Liên kết của nước lỏng liên quan đến các liên kết hydro gắn mỗi phân tử nước với khoảng 3,4 phân tử nước khác. Tuy nhiên, trong quá trình đóng băng nước thành nước đá, liên kết thể hiện giữa các phân tử là một phân tử hydro đến bốn phân tử. Trong quá trình hình thành băng, không gian giữa các phân tử tăng lên do cấu trúc mạng tinh thể.Một điều khác có thể thấy rõ ở hai chất này là nước đá ít đặc hơn nước ở thể lỏng, tức là nước đá nổi trong cốc nước. Khối lượng riêng của một chất được cho bởi phương trình khối lượng trên một thể tích. Nếu khối lượng của một chất không đổi và thể tích tăng lên thì khối lượng riêng giảm đi.
