冰是由水分子有序排列形成的結晶,水分子間靠氫鍵連接在一起形成非常“疏鬆”(低密度)的剛性結構。鄰近水分子的O—O 核間距為0.276nm,O—O—O鍵角約為109度,十分接近理想四麵體的鍵角109度28分。但僅是相鄰而不直接結合的各水分子的O一O 間距要大的多,遠的要達0.347nm。每個水分子都能締合另外4 個水分子,形成四麵體結構,所以水分子的配位數為4。
冰是水在自然界中的固體形態,在常壓環境下,溫度高於零攝氏度時,冰就會開始融化,變為液態水。日本一個研究小組發現,冰開始融化的時候,是以結晶內的一個水分子開始脫離結晶為契機,相關機製有助於弄清含水的蛋白質出現結構變化的機製。