Il ghiaccio galleggia nell'acqua perché, a differenza della maggior parte delle sostanze, la fase solida dell'acqua è meno densa della sua fase liquida. Quando l'acqua si ghiaccia, si espande leggermente e il conseguente cambiamento di densità è sufficiente per lasciare che i cubetti di ghiaccio galleggiano in un bicchiere d'acqua.
L'espansione del ghiaccio al suo punto di congelamento è dovuta alla struttura polare delle molecole d'acqua. Nella fase liquida, le molecole d'acqua sono sempre in movimento e possono essere raggruppate insieme. Al calare della temperatura, tuttavia, le molecole iniziano a formare cristalli esagonali. I legami idrogeno creati in questi cristalli organizzano le molecole in modo tale che vi sia più spazio tra loro rispetto alla fase liquida, determinando un'espansione di circa l'8,3 percento in volume. Poiché l'acqua che il ghiaccio sposta ora pesa meno del ghiaccio stesso, il ghiaccio galleggia e galleggia.
Questa proprietà unica è importante per lo sviluppo della vita sulla terra. Perché il ghiaccio galleggia, fiumi e torrenti formano uno strato di ghiaccio durante l'inverno. Se l'acqua si comporta come la maggior parte degli altri solidi e diventa più densa una volta raffreddata, questo ghiaccio cade sul fondo di ogni corpo d'acqua, congelandolo solido e uccidendo tutti gli esseri viventi sotto la superficie.
