水分子在变成冰之后，分子间增加了许多氢键，而氢键类似于共价键，都是具有方向性的。由于氢键的增加，导致了水分子之间的空隙变大，空间利用率变低。当冰融化了之后，氢键断裂，冰变成了一小块快的小团簇，这些分子团密堆积的结果就是水的密度变大。