Lorsque l'eau est gelée en glace, le changement de température crée des liaisons hydrogène en excès entre les molécules d'eau qui augmentent l'espace entre les molécules. L'espace supplémentaire créé réduit la densité de l'eau lorsqu'elle gèle, rendant la glace moins dense que l'eau. Au lieu que les molécules s'entassent plus étroitement et créent une densité plus élevée, à mesure que l'eau gèle, les liaisons hydrogène passent d'une liaison à 3,4 molécules à une liaison à 4 molécules, ce qui crée un excès d'espace et une densité réduite dans la glace.
La structure cristalline de la glace est en fait créée et maintenue par les mêmes liaisons hydrogène qui diminuent la densité des molécules d'eau. La densité réduite des molécules permet à la glace de flotter dans l'eau liquide plutôt que de couler. De cette façon, l'eau et la glace se comportent différemment de la plupart des autres liquides et solides du même volume. Généralement, lorsqu'un liquide se solidifie, l'énergie cinétique est réduite avec la température. Cela emballe les molécules plus étroitement ensemble et rend la version solide plus dense que la version liquide du même volume. Lorsque le solide est plus dense que le liquide, le solide coule lorsqu'il est placé dans le liquide. L'eau est la seule substance qui perd de sa densité lorsqu'elle est gelée.
