我们都记得，根据分子动力学理论，物体受热膨胀，受冷收缩。这可以解释为，随着温度的升高，粒子碰撞的次数增加，这导致结构拉伸。当冷冻时，这个过程是相反的。
如果你把一罐水放在寒冷的地方，那么一旦水结冰，瓶子就会裂成碎片。也许你曾经听说过，在严寒中，银行在阳台上的某个地方爆裂。甚至更严重的物体在寒冷中爆裂。因此，膨胀罐、供水管道或水塔可能会爆炸。
这一切的发生都是因为水在结晶过程中膨胀。如果水的膨胀超过了它的可用体积，那么水就会逆转这个体积。这种棘手的性质被称为密度异常。类似的模式不仅适用于水，也适用于其他一些物质，如锗、硅、镓、锑、铋、铈。如果你回到水里，那么这里的一切都很有趣。一开始，水的密度随着冷却而增大，在+4摄氏度的温度下达到最大密度。一直以来，冷却水的体积都在减少。但随后冷却的水的体积开始增加尽管冷却了，它结晶，冰的体积也增加了，超过了原来的液体的体积。
这一棘手的特点使水成为填充水库的理想选择。毕竟，如果河流和湖泊中有另一种液体，这种液体的结晶将导致冰的碎片下沉。嗯，普通水中的冰比水本身轻，因此它完美地漂浮在水面上。这样水库就会被一层冰壳覆盖，水就会留在下面，不会结冰，这样水下居民就能在霜冻中生存下来。
让我们回忆一下水分子的样子。
一个大球表示氧原子，两个小球表示氢原子。为了结合成一组分子，原子需要形成化学键。建立这些联系的尝试使水分子的奇怪形状在太空中定向，并使它对其他原子具有磁性。
只要分子是可移动的，结晶还没有开始，它们就会紧紧地握在一起。水同时也是液态的。当水分子的流动性由于冷却而下降时，分子开始运动得更少，由于它们的不对称结构，它们排列成复杂的结构。
这些结构类似六边形，在HOH分子所处的顶点上。这样的设计将不可避免地比清水占用更多的体积。事实证明，结晶水的体积增加是因为形成了一种晶体结构，其中分子之间的距离大于液态水的距离。在这里，距离本身是由原子间键的特性决定的，原子间键决定了分子之间的相对方向。
