水在4℃时密度最大，是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。