Vì sao nước đá lại nổi trên mặt nước?

Bạn nghĩ rằng khi nước lỏng bắt đầu đóng băng, các phân tử sẽ liên kết lại với nhau ngày càng chặt chẽ, nhưng đó không phải những gì thực sự xảy ra. Nước có một loại tương tác đặc biệt giữa các phân tử của chúng với nhau mà hầu hết các loại chất khác đều không có, nó được gọi là liên kết hydro.​

 

Nước được tạo thành bởi 1 nguyên tử Oxi liên kết với 2 nguyên tử Hydro bằng liên kết cộng hóa trị và liên kết này bị kéo lệch về phía nguyên tử O khiến cho nước bị phân cực. Vì thế các phân tử nước có thể hình thành được các liên kết H.​

Cấu trúc mạng lưới có trật tự này ít dày đặc hơn cấu trúc không trật tự của nước dạng lỏng. Vì lí do này mà thể tích của đá tăng lên khi chuyển từ lỏng sang rắn, dẫn tới khối lượng riêng của nước đá nhỏ hơn khối lượng riêng của nước lỏng.

Bản chất của việc nước đá có thể tích lớn hơn nước ở thể lỏng, điều có vẻ khá nghịch lý chính là phân tử nước có liên kết cộng hóa trị phân cực giữa phân tử O và 2 phân tử H. Chính điều này tạo sự hấp dẫn lẫn nhau giữa các phân tử nước, có nhiều ý nghĩa trong tự nhiên và khoa học. Ở riêng trường hợp này, chính tính chất đó đã tạo cấu trúc tứ diện cho tinh thể phân tử nước đá, một cấu trúc rỗng, nên thể tích nước ở thể rắn lớn hơn ở thể rỗng.