O gelo flutua na água porque é menos denso que a água graças a um tipo especial de ligação química conhecida como ligação de hidrogênio. Normalmente, os sólidos são mais densos do que os líquidos da mesma substância, como o chumbo, mas esse não é o caso com água e gelo.
Uma ligação de hidrogênio é uma ligação fraca que ocorre entre um par de elétrons não ligados de outro átomo e um átomo de hidrogênio. As moléculas de água comumente criam ligações de hidrogênio entre si. Quando a temperatura está quente, as moléculas de água têm muita energia e podem passar umas pelas outras e também se misturar. Isso muda quando a temperatura é resfriada. Em temperaturas mais baixas, a água expele menos energia e a ligação de hidrogênio ocorre para valer. Por causa disso, as moléculas formam um cristal ordenado por meio da ligação de hidrogênio.
Este espaço de cristal ordenado as várias moléculas pai e pai separados. Logo eles estão mais distantes do que quando eram líquidos, o que torna o gelo menos denso do que a água. O objeto menos denso é sempre aquele que flutua, então o gelo flutua na água. A densidade é a medida do "peso" relativo de um objeto que tem um volume constante. O volume de gelo também é maior do que a mesma massa de água líquida.
