更新时间：2021-09-21 08:19
自然界中的水 具有气态、固态和液态三种状态。常温常压的液态的我们称之为水，气态的水叫水蒸气，固态的水称为冰Ⅰ-h（即天然冰）。h代表六角形，标准大气压下，冰的熔点是0℃，其熔化热[1] 是3.35×10^5J/kg。在每平方米146吨的重压下，冰Ⅰ-h转换为冰Ⅱ,3400吨转换为冰Ⅶ，由于压力的原因，温度高达150~200℃，温度达到-165℃时，就形成了冰Ⅺ。不利身体健康，不可过多食用。
由于水分子间有氢键缔合这样的特殊结构所决定的。根据近代X射线的研究，证明了冰具有四面体的晶体结构。这个四面体是通过氢键形成的，是一个敞开式的松弛结构，因为五个水分子不能把全部四面体的体积占完，在冰中氢键把这些四面体联系起来，成为一个整体。这种通过氢键形成的定向有序排列，空间利用率较小，约占34%、因此冰的密度较小，约为摄氏4度是液态水的9/10。
冰融化时拆散了大量的氢键，使整体化为四面体集团和零星的较小的“水分子集团”(即由氢键缔合形成的一些缔合分子)，故液态水已经不象冰那样完全是有序排列了，而是有一定程度的无序排列，即水分子间的距离不象冰中那样固定，H2O分子可以由一个四面体的微晶进入另一微晶中去。这样分子间的空隙减少，密度相对冰就增大了。
温度升高时，水分子的四面体集团不断被破坏，分子无序排列增多，使密度增大。但同时，分子间的热运动也增加了分子间的距离，使密度又减小。这两个矛盾的因素在4℃时达到平衡，因此，在4℃时水的密度最大。过了4℃后，分子的热运动使分子间的距离增大的因素，就占优势了，水的密度又开始减小。
如果用电灯等的强光照射，冰的内部就会融化，浮现出称为“冰花”的类似雪结晶的形状。来自日本分子科学研究所和冈山大学的研究人员为了调查冰从内部开始融化的现象，利用计算机演算了由约1000个水分子形成的冰被加热时将发生什么变化。
远在公元前四百多年，对于黄河的冰情，已有详细的记载：“孟冬之月，水始冰，地始冻。仲冬之月，冰益坚，地始坼。季冬之月，冻方盛，水泽腹坚，命取冰，冰以入。孟春之月，东风解冻，蛰虫始振，鱼上冰。”这是世界上最早的有关结冰、封冻和解冻的冰情文字记录。