Nước có cấu tạo từ Hidro và Oxi, công thức hóa học là H2O, phân tử nước là một phân tử phân cực (- O), (+H) do đó các phân tử nước có thể hình thành được các liên kết Hidro. Theo khảo sát qua các đợt thí nghiệm ta thấy bình thường ở nhiệt độ lớn hơn 4oC do chuyển động nhiệt của các phân tử nước mạnh vì vậy các liên kết Hidro bị bẻ gẫy các phân tử nước ép xát vào nhau do chuyển động nhiệt và lực hút tĩnh điện.
Khi hạ thấp nhiệt độ của nước xuống dưới 4oC, chuyển động nhiệt giữa các phân tử nước giảm các liên kết hidro hình thành cầu nối giữ các phân tử nước. Do cấu tạo hình dạng nguyên tử góc giữa hai nguyên tử Hidro là 104,450. Khi tạo thành liên kết tinh thể lục giác mở các các phân tử nước phải rời xa nhau.Vì lí do này mà thể tích của nước đá tăng lên khi chuyển từ pha lỏng sang pha rắn, dẫn tới khối lượng riêng của nước đá nhỏ hơn khối lượng riêng của nước lỏng. Do đó mà nước đá nổi lên trên nước lỏng!
