Wasser ist anders als andere Stoffe: es besitzt als Feststoff eine geringere Dichte als im flüssigen Zustand. Eis schwimmt oben, ein Phänomen, das auch als "Anomalie des Wassers" bezeichnet wird und uns aus unserem täglichen Leben bekannt ist. Wie sollte man sonst auf einem See Schlittschuh laufen können? Wieder einmal ist der Grund dafür in den Wasserstoffbrücken zu finden. Wasser beginnt zu gefrieren, wenn die Wassermoleküle nicht mehr genug Bewegungsenergie besitzen, um die Wasserstoffbrücken zu lösen. Bei 0°C bildet das Wasser ein starres Kristallgitter, in dem jedes Sauerstoffatom tetraedrisch von vier Wasserstoffatomen umgeben ist, zwei eigene und zwei fremde. Aus den losen, nur über Wasserstoffbrücken verbundenen Wassermolekülen ist also ein weitmaschiges, mit zahlreichen Hohlräumen (Cluster) durchsetztes Kristallgitter entstanden.
Abb: Eiskristall	Dieses Eiskristallgitter nimmt nun durch die ein-geschlossenen Hohlräume mehr Platz ein, als die Wassermoleküle im flüssigen Zustand. Wasser dehnt sich also beim Gefrieren aus, weil die Moleküle im flüssigen Zustand dichter gepackt sind als im festen. Man spricht auch von einer Zunahme des Volumens von Eis, und zwar um fast 10%. Die Dichte des Eises ist damit um fast 10% geringer als die Dichte des Wassers im flüssigen Zustand. Aus diesem Grund schwimmt Eis an der Wasseroberfläche.
Sauerstoff  Wasserstoff   kovalente Bindung Wasserstoffbrückenbindung     Die Fähigkeit von Eis, oben zu schwimmen, ist ein wichtiger Faktor für das Leben auf der Erde. Die größte Dichte erreicht Wasser bei einer Temperatur von 4°C. Alles Wasser von höherer bzw. tieferer Temperatur als 4°C ist somit spezifisch leichter. So kühlt sich das Wasser von Seen bei längeren Frostperioden zunächst nur bis 4°C an der Oberfläche ab und sinkt zu Boden. Das leichtere, wärmere Wasser steigt nun an die Wasseroberfläche, bis auch dieses bis auf 4°C heruntergekühlt ist. Bei Abkühlung unter 4°C bleibt das Wasser ebenfalls an der Oberfläche und erstarrt zu Eis. Diese Eisdecke hat nun eine isolierende Wirkung auf das Wasser darunter, so dass tiefere Gewässer niemals bis zum Grund gefrieren können.            Abb: Temperaturabhängige Dichte von Wasser