Лід плаває, тому що на відміну від більшості інших речовин, кристалізація яких супроводжується збільшенням щільності, вода при замерзанні розширюється (щільність її падає). Причина цього явища, стверджують фізики, полягає в особливостях структури льоду і води. Молекули води, що складаються з одного атома кисню і двох атомів водню, мають вид кульок з опуклостями.
У кристалі льоду вони розташовуються так, що опуклості (відповідні атомам водню) орієнтуються строго по напряму двох сусідніх молекул. В результаті виникає тривимірна кристалічна решітка, що складається з майже ідеальних тетраедрів. Кожна молекула в його вершинах оточена чотирма іншими. У води немає такої впорядкованої структури, розташування її молекул весь час міняється. Але у будь-який момент кожну молекулу води оточують 4—5 «сусідок», так що середнє їх число виявляється рівним 4,4. Це означає, що молекули води в рідині розташовуються тісніше, ніж в кристалі, а тому вода щільніша за лід.