水分子在固态时要比在液态时更占空间，因此冰的密度比水小。所以一定体积的冰块要比相同体积的水轻，冰就浮在水面上了。
物体较“轻”时会浮在水面上，这里所说的“轻”并不是重量、体积，而是与浮力相关的密度。密度与浮力关系为：若ρ物体
根据诺贝尔化学奖获得者鲍林提出的“氢键”概念——水和冰都是由水分子构成的，每个水分子又由两个氢原子和一个氧原子构成。一个水分子中的氢原子与另一个水分子中氧原子产生的静电吸引力就叫做氢键。但当液态的水在凝固成冰时，分子间的相互作用力使分子按一定的规则排列，冰中的每个水分子都会被相邻的四个水分子包围。由于氢键的方向性要求，水分子不能做到紧密堆积，整个冰的结构是六方或四方晶体，分子间具有较大的缝隙，空间利用率较小,从而导致冰的密度比水更小。而在液态的水中，分子的排列比较混乱，不像冰中的分子排列得那么有规律。液态水中的氢键被拆散，水分子可以由一个四面体的微晶进入到另一微晶中去,因此液态水的密度就比冰块大了。
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