يزداد حجم الماء عند التجمد لان ارتباط الهيدروجين إن رابطة الهيدروجين هي الرابطة الضعيفة المطورة بين ذرات النيتروجين والأوكسجين والفلور والهيدروجين بسبب اختلاف شحناتهم. في درجة الحرارة 4مئوية , تكون كثافة الماء في أعلى مستواها. عندما يتم تبريد الماء تحت درجة الحرارة 4 , فإن جزيئات الماء تبدأ بتشكيل رابطة الهيدروجين مع بعضها البعض. في البداية جزيئين من الماء تقوم بتشكيل رابطة الهيدروجين من أجل تشكيل بنية ثنائية القطب ثم ثلاثية ثم رباعية وهكذا.. عند الوصول لدرجة حرارة معينة , يشكل الماء بنية تكعيبية (ست جزيئات من الماء تشكل بنية أشبه بالكريستال). وعند التجمد, تصبح الكثافة المتزايدة, حيث يتحول الماء لبنية قاسية , ويتعارض مع البنية الجزئية البسيطة تحت شكله السائل. وما إن تزداد نسبة الكثافة, يزداد حجمه, وهكذا يتمدد الماء بالتجميد.
