水结冰体积变大其实跟分子排列有关。平时液态水分子挤在一起像团热闹的绳子，结冰时它们排队排成六边形，中间留出空隙，所以冰块反而比水大。

其实这个现象跟氢键有关跟氢键有关。水分子自带正负电荷，液态时氢键随时断开重组，分子能挤得更紧密。当温度降到0℃以下，氢键突然全部冻住变成固定结构，就像把挤好的橡皮泥突然捏成蜂窝状。根据实验数据，1升水结冰后会变成1.09升冰，膨胀了9%左右。这是因为冰的每个水分子通过氢键连接成四面体结构，中间产生大量空隙。比如在-20℃时，冰的密度只有0.917克/立方厘米，比液态水（1克/立方厘米）轻得多。这种反常膨胀还导致冰能浮在水面上，保护下游生物过冬。不过要注意的是，如果冰层太厚，内部气泡会聚集，反而可能让冰层破裂。