冰的問題？

在絕大多數物質都是熱漲冷縮的時候，水是反常的。水在低於4度是是熱縮冷漲，導緻密度下降，例如同樣質量的冰密度比水小，體積比水大。而大於4度時，則恢復熱漲冷縮。同樣質量，體積大了，密度當然就小了。4度是平衡臨界點。因此水在4度時密度最大。

這是保障生物存在的很重要的一點，因為當水結冰的時候，冰的密度小，浮在水面，可以保障水下生物的生存。當天暖的時候，冰在上面，也是最先滑凍。如果冰的密度比水大，那所有的水生生物都不會存在了。因為冰會不斷沉到水下，天暖的時候也不會解凍，來年上面的水繼續冰凍，直到所有的水都成了冰。

具體的原理是，水是由氫氧離子組成的，因為氧離子和氫離子的負電荷傾向性（electronegitive）不同，形成共價鍵。而水分子的V型幾何結構，導致其為偶極(polar）共價鍵。氧離子為負電荷，氫離子為正電荷。
這就導致生物學上一個極重要的現象，氫鍵（hydrgen bond）。氫離子通過氫鍵和其他水分子結合。因為氫鍵的鍵能不大，所以在每一暫態，每個水分子都結合和分離數十億次氫鍵。
水分子在液體狀態下是無序運動的，隨這溫度的增高而運動加大，從而導致體積變大。這就是為什麼水在4度以上時，密度變小。
當水低於4度時，水分子運動減慢，導致氫鍵合成的增多，水趨向於固體。因為氫鍵的鍵長要大於水分子的平均距離，所以當所有的水分子都被氫鍵固定住，也就是形成了冰，其體積反比水大。

其實不是,水在4度時才是體積最大.冰比水大是因為大自然(神).如果水比冰輕,南北極的海底就會冰封,沒有生物,影響生態環境.

這其實是水份子的結構與冰份子不同所致
水份是的結構是close structure, 排列得比較密
而冰則是open structure, 排列得較疏
所以冰的密度比水細, 同重量的冰比水的體積大

ps, 這不是物理夠解釋的問題, 要從化學方向去看才行