Il legame dell'idrogeno dà all'acqua una struttura con uno spazio considerevole tra le molecole, facendola espandere di dimensioni e diventando meno densa allo stato solido che in quella liquida. Perché l'acqua è più densa del ghiaccio, cubetti di ghiaccio galleggiano sulla superficie dell'acqua. I legami idrogeno collegano ogni molecola d'acqua ad una media di 3,4 altre molecole d'acqua, e il reticolo che si forma quando l'acqua si congela ha molto spazio vuoto al suo interno.
L'acqua è l'unico liquido che diventa meno denso come un solido. La densità si riferisce alla massa di un materiale per unità di volume e la densità cambia insieme alla temperatura. Anche se la massa rimane costante, anche lo spazio o il volume che occupa cambia con la temperatura. Quando le temperature salgono, aumenta anche la vibrazione delle molecole del materiale, portando a questo calo di densità.
Se qualcuno mette ghiaccio in acqua o lo lascia esposto all'aria, inizia a sciogliersi prima nell'acqua, supponendo che l'acqua e l'aria abbiano entrambe le stesse temperature. L'acqua liquida ha molecole più strette rispetto a quelle nell'aria, fornendo un più alto livello di contatto con il ghiaccio e una velocità di trasferimento del calore più rapida. Aggiungilo al fatto che l'acqua liquida ha una maggiore velocità di trasferimento del calore e la spiegazione diventa chiara.
