固态的冰和4℃以上的液态水，遵从一般规律是热胀冷缩的。水由4℃到0℃，就一反常态，不是热胀冷缩，而是热缩冷胀。所以水在4℃时，密度最大。
大多数液体凝固时体积都要缩小，也就是说物体的密度增大，这是物质由液态变成固态时的一般规律。但是水却恰恰相反，当0℃的水变成0℃冰时，它的体积却胀大了约十分之一，所以冰能浮在水上面。
物质密度由物质内分子间距决定。分子间距越大，物质密度越小；分子间距越小，物质密度越大。研究发现，在水和冰的结构中，存在着一种非常特殊的化学键──氢键（一般晶体所没有的）。
在冰中的每个H2O分子都通过氢键与周围四个H2O分子结合在一起，边缘的H2O分子同样与其他H2O分子结合形成立体结构。这种多分子组成的立体结构是四面体结构，所占空间较大，分子间不是密排而是镂空结构。
水的化学性质：
1、极性：水是一种极性分子，它的氢氧原子的电负性不同，造成了分子的极性结构。这种极性结构使得水分子能够与其他极性分子或者离子发生相互作用，如水溶解了许多离子化合物，如盐和糖。
2、良好的溶解性：因为水是一种极性溶剂，它的分子互相之间能够形成氢键，在这些氢键中，水分子会吸附其他极性分子或离子分子，形成“水合物”。水的溶解力很强，可以在水中溶解各种不同的物质。
3、高比热：水的比热很高，这意味着在与其他物质接触时，水需要吸收或释放很多热量，从而可以起到调节环境温度的作用，例如海洋和湖泊等水体能起到吸储热的缓冲作用。
4、电离性：纯水也具有少量电离性，其中部分水分子会自发失去一个质子而变为氢离子（H+）和氢氧根离子（OH-）。这些离子可以与其他离子化合物发生反应，形成酸性和碱性溶液。
以上内容参考：百度百科-冷胀热缩
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