Su donarken yoğunluğu azalır çünkü katı hale geçerken hidrojen bağları nedeniyle boşluklu bir kristal yapı oluşur. Su molekülleri, katı haldeyken hidrojen atomlarının, iki oksijen atomu arasında yer alan bir hatta yakın bir nokta etrafında konumlanır. Sıcaklık düştükçe su moleküllerinin kinetik enerjisi azalır, ancak 4°C'nin altındaki sıcaklıklarda su anormal davranır.