Water is een mysterieuze vloeistof. Dit is te wijten aan het feit dat de meeste van zijn eigenschappen abnormaal zijn, d.w.z. anders dan andere vloeistoffen. De reden ligt in de speciale structuur, die te wijten is aan waterstofbruggen tussen moleculen die veranderen met temperatuur en druk. IJs heeft ook deze unieke eigenschappen. Het is vermeldenswaard dat de dichtheid kan worden bepaald met de formule ρ=m/V. Dienovereenkomstig kan dit criterium worden vastgesteld door de studie van de massa van de stof van het medium per volume-eenheid.
Laten we eens kijken naar enkele eigenschappen van ijs en water. Bijvoorbeeld dichtheidsafwijking. Na het smelten neemt de dichtheid van ijs toe, gaat door een kritische grens van 4 graden, en pas daarna begint het af te nemen met toenemende temperatuur. In gewone vloeistoffen neemt het echter altijd af tijdens het afkoelen. Dit feit vindt een volledig wetenschappelijke verklaring. Hoe hoger de temperatuur, hoe sneller de moleculen. Dit leidt ertoe dat ze uit elkaar worden geduwd, en dienovereenkomstig wordt de substantie losser. Het raadsel van het water ligt ook in het feit dat, ondanks de toenamesnelheid van moleculen bij toenemende temperatuur,
zijn dichtheid neemt alleen af bij hoge temperaturen.
Het tweede raadsel ligt in de vragen: "Waarom kan ijs op het wateroppervlak drijven?", "Waarom bevriest het niet tot de bodem in rivieren?" Feit is dat de dichtheid van ijs lager is dan die van water. En tijdens het smelten van een andere vloeistof, blijkt de dichtheid ervan minder te zijn dan die van een kristal. Dit komt door het feit dat in de laatste de moleculen een bepaalde periodiciteit hebben en regelmatig zijn gerangschikt. Dit is typisch voor kristallen van alle stoffen. Afgezien hiervan zijn hun moleculen echter nogal dicht "gepakt". Tijdens het smelten van kristallen verdwijnt de regelmaat, wat alleen mogelijk is met een minder dichte binding van moleculen. Dienovereenkomstig neemt de dichtheid van de stof af tijdens het smeltproces. Maar dit criterium verandert nogal, bijvoorbeeld bij het smelten van metalen neemt het met gemiddeld slechts 3 procent af.
De dichtheid van ijs is echter tien procent minder dan de dichtheid van water. Daarom kunnen we zeggen dat deze sprong niet alleen abnormaal is in teken, maar ook in grootte.
Deze puzzels worden verklaard door de eigenaardigheden van de ijsstructuur. Het is een raster van waterstofbruggen, waarvan er vier op elk knooppunt zijn. Daarom wordt het raster viervoudig genoemd. Alle hoeken erin zijn gelijk aan qT, dus het wordt tetraëdrisch genoemd. Bovendien bestaat het uit zesledige ringen met een gebogen vorm.
Een kenmerk van de structuur van vast water is datmoleculen er losjes in verpakt. Als ze dicht bij elkaar zouden staan, zou de dichtheid van ijs 2,0 g/cm3 zijn, terwijl deze in werkelijkheid 0,92 g/cm3 is. Hieruit zou de conclusie moeten volgen dat de aanwezigheid van grote ruimtelijke volumes zou moeten leiden tot de schijn van instabiliteit. In feite wordt het raster niet minder sterk, maar kan het opnieuw worden opgebouwd. IJs is zo'n sterk materiaal dat zelfs de voorouders van de moderne Eskimo's er hun hutten van leerden bouwen. Tot op de dag van vandaag gebruiken de bewoners van het noordpoolgebied ijsbeton als bouwmateriaal. Dienovereenkomstig verandert bij toenemende druk de structuur van ijs. Het is deze stabiliteit die de belangrijkste eigenschap vormt van de waterstofbruggen van netwerken tussen H2O-moleculen. Dienovereenkomstig behoudt elk watermolecuul vier waterstofbruggen in vloeibare toestand, maar tegelijkertijd worden de hoeken verschillend van qT, wat ertoe leidt dat de dichtheid van ijs kleiner is dan die van water.
