Tại sao nước đá lại ít đậm đặc hơn nước?

Khi nước đông thành đá, sự thay đổi nhiệt độ sẽ tạo ra các liên kết hydro dư thừa giữa các phân tử nước làm tăng không gian giữa các phân tử. Không gian bổ sung được tạo ra làm giảm mật độ của nước khi nó đóng băng, làm cho nước đá ít đặc hơn nước. Thay vì các phân tử đóng gói chặt chẽ hơn với nhau và tạo ra mật độ nặng hơn, khi nước đóng băng, các liên kết hydro tăng từ liên kết 3,4 phân tử thành liên kết 4 phân tử, điều này tạo ra không gian dư thừa và giảm mật độ trong nước đá.

Cấu trúc tinh thể của nước đá thực sự được tạo ra và duy trì bởi các liên kết hydro giống nhau làm giảm mật độ của các phân tử nước. Mật độ phân tử giảm cho phép băng trôi trong nước lỏng hơn là chìm. Theo cách này, nước và nước đá hoạt động khác với hầu hết các chất lỏng và chất rắn khác có cùng thể tích. Nói chung, khi chất lỏng đông đặc, động năng giảm cùng với nhiệt độ. Điều này gói các phân tử lại gần nhau hơn và làm cho phiên bản rắn đặc hơn so với phiên bản lỏng có cùng thể tích. Khi chất rắn đặc hơn chất lỏng thì chất rắn chìm khi đặt trong chất lỏng. Nước là chất duy nhất bị mất tỷ trọng khi đóng băng.