Voda je tajomná kvapalina. Je to spôsobené tým, že väčšina jeho vlastností je anomálnych, t.j. odlišné od iných kvapalín. Dôvod spočíva v jeho špeciálnej štruktúre, ktorá je spôsobená vodíkovými väzbami medzi molekulami, ktoré sa menia s teplotou a tlakom. Tieto jedinečné vlastnosti má aj ľad. Stojí za to povedať, že hustotu možno určiť pomocou vzorca ρ=m/V. V súlade s tým môže byť toto kritérium stanovené štúdiom hmotnosti substancie média na jednotku objemu.
Pozrime sa na niektoré vlastnosti ľadu a vody. Napríklad anomália hustoty. Po roztopení sa hustota ľadu zvyšuje, prechádza cez kritickú značku 4 stupňov a až potom začína klesať so zvyšujúcou sa teplotou. V bežných kvapalinách však v procese chladenia vždy klesá. Táto skutočnosť má úplne vedecké vysvetlenie. Čím vyššia je teplota, tým rýchlejšie sú molekuly. To vedie k ich odtláčaniu a v dôsledku toho sa látka uvoľňuje. Hádanka vody spočíva aj v tom, že napriek nárasturýchlosť molekúl so zvyšujúcou sa teplotou,
jeho hustota klesá iba pri vysokých teplotách.
Druhá hádanka spočíva v otázkach: „Prečo môže ľad plávať na hladine vody?“, „Prečo v riekach nezamŕza až po dno?“Faktom je, že hustota ľadu je nižšia ako hustota vody. A v procese tavenia akejkoľvek inej kvapaliny sa jej hustota ukáže byť menšia ako hustota kryštálu. Je to spôsobené tým, že v druhom majú molekuly určitú periodicitu a sú usporiadané pravidelne. To je typické pre kryštály akýchkoľvek látok. Okrem toho sú však ich molekuly „zabalené“pomerne husto. V procese tavenia kryštálov mizne pravidelnosť, čo je možné len pri menej hustej väzbe molekúl. V súlade s tým sa hustota látky v procese tavenia znižuje. Toto kritérium sa však dosť mení, napríklad pri tavení kovov klesá v priemere len o 3 percentá.
Hustota ľadu je však o desať percent menšia ako hustota vody. Preto môžeme povedať, že tento skok je anomálny nielen svojím znamením, ale aj veľkosťou.
Tieto hádanky sú vysvetlené zvláštnosťami štruktúry ľadu. Ide o mriežku vodíkových väzieb, kde sú v každom uzle štyri. Preto sa mriežka nazýva štvornásobná. Všetky uhly v ňom sú rovné qT, preto sa nazýva tetraedrický. Navyše sa skladá zo šesťčlenných prstencov zakriveného tvaru.
Črtou štruktúry pevnej vody je tovoľne v ňom zabalené molekuly. Ak by boli v blízkom vzťahu, potom by hustota ľadu bola 2,0 g/cm3, zatiaľ čo v skutočnosti je to 0,92 g/cm3. Z toho mal vyplývať záver, že prítomnosť veľkých priestorových objemov by mala viesť k vzniku nestability. V skutočnosti sa mriežka nestane menej silnou, ale môže byť prestavaná. Ľad je taký pevný materiál, že aj predkovia moderných Eskimákov sa z neho naučili stavať svoje chatrče. Obyvatelia Arktídy dodnes používajú ako stavebný materiál ľadový betón. V súlade s tým sa so zvyšujúcim sa tlakom mení štruktúra ľadu. Práve táto stabilita predstavuje hlavnú vlastnosť vodíkových väzieb sietí medzi molekulami H2O. V súlade s tým si každá molekula vody zachováva štyri vodíkové väzby v kvapalnom stave, ale zároveň sa uhly líšia od qT, čo vedie k tomu, že hustota ľadu je menšia ako hustota vody.
