化学自习室移动版

在晶体结构中，水的晶体是常见的。水的晶体不是“水晶”，水晶（Quartz Crystal)是硅酸盐的晶体。是一种无色透明的大型石英结晶体矿物。它的主要化学成份是二氧化硅，化学式为SiO₂。   

先看水分子形成冰的过程。温度高时，水分子动能大而无法彼此牢固产生氢键，分子间以尽可能小的距离进行杂乱无章的排列。

温度降低后（低于4度），越来越多的分子动能不足以打破产生的氢键，而氢键有一定键长，所以4度以后固定的氢键越来越多.

当0度时所有的水分子都被固定在一定区域内，氢键使水分子彼此保持一段距离。

在水结成冰时，水分子的运动不能破坏氢键，氢键起主要作用，它把水分子结起来形成有规则的空间结构，在一个晶格中，四个氢原子在正四面体的顶点上，一个氧原子位于四面体的中心。这样，使分子间的空隙变大且保持一定，因此水结成冰时体积变大。而在液态中，水分子运动既能破坏水分子之间的氢键束缚，而又不使分子作剧烈运动导致分子间频繁碰撞，各分子间可发生相对滑动而相互交错，这样就会互相填补空隙因而体积变小。

冰（H₂O）的固相结构有20余种，这里介绍的是最为常见的冰（Ih）的晶体结构，可能多数人不甚清楚。有彩色的晶体结构图片。罗马字母之后的h表示六方晶系，c表示等轴晶系。

冰（Ih）的晶体结构

氧原子周围，氢的无序分布（左图）和有序分布（右图）