Vand er en mystisk væske. Dette skyldes det faktum, at de fleste af dens egenskaber er unormale, dvs. anderledes end andre væsker. Årsagen ligger i dens særlige struktur, som skyldes brintbindinger mellem molekyler, der ændrer sig med temperatur og tryk. Is har også disse unikke egenskaber. Det er værd at sige, at tætheden kan bestemmes ved hjælp af formlen ρ=m/V. I overensstemmelse hermed kan dette kriterium etableres ved at studere massen af stoffet i mediet pr. volumenenhed.
Lad os se på nogle egenskaber ved is og vand. For eksempel tæthedsanomali. Efter smeltning øges tætheden af is, passerer gennem et kritisk mærke på 4 grader, og først efter det begynder den at falde med stigende temperatur. Men i almindelige væsker falder det altid under afkølingsprocessen. Dette faktum finder en fuldstændig videnskabelig forklaring. Jo højere temperatur, jo hurtigere er molekylerne. Dette fører til at skubbe dem fra hinanden, og derfor bliver stoffet løsere. Vandets gåde ligger også i, at trods stigningenhastighed af molekyler med stigende temperatur,
dens densitet falder kun ved høje temperaturer.
Den anden gåde ligger i spørgsmålene: "Hvorfor kan is flyde på overfladen af vandet?", "Hvorfor fryser den ikke til bunden i floder?" Faktum er, at tætheden af is er lavere end vands. Og i processen med at smelte enhver anden væske viser dens tæthed sig at være mindre end en krystals. Dette skyldes det faktum, at i sidstnævnte har molekylerne en vis periodicitet og er arrangeret regelmæssigt. Dette er typisk for krystaller af alle stoffer. Men udover dette er deres molekyler "pakket" ret tæt. I processen med krystalsmeltning forsvinder regelmæssigheden, hvilket kun er muligt med en mindre tæt binding af molekyler. Følgelig falder stoffets densitet i smeltningsprocessen. Men dette kriterium ændrer sig en del, for eksempel ved smeltning af metaller falder det i gennemsnit kun 3 procent.
Iss tæthed er dog ti procent mindre end vandtætheden. Derfor kan vi sige, at dette spring er unorm alt ikke kun i sit tegn, men også i dets størrelse.
Disse gåder er forklaret af isstrukturens særlige kendetegn. Det er et gitter af brintbindinger, hvor der er fire af dem ved hver knude. Derfor kaldes gitteret firdobbelt. Alle vinkler i den er lig med qT, så den kaldes tetraedrisk. Desuden består den af seksleddede ringe med en buet form.
Et træk ved strukturen af fast vand er detpakket molekyler løst i det. Hvis de var i tæt relation, så ville isens tæthed være 2,0 g/cm3, mens den i virkeligheden er 0,92 g/cm3. Heraf burde konklusionen være fulgt, at tilstedeværelsen af store rumlige volumener skulle føre til forekomsten af ustabilitet. Faktisk bliver gitteret ikke mindre stærkt, men det kan genopbygges. Is er så stærkt et materiale, at selv forfædrene til moderne eskimoer lærte at bygge deres hytter af det. Den dag i dag bruger indbyggerne i Arktis isbeton som byggemateriale. Følgelig ændres isens struktur med stigende tryk. Det er denne stabilitet, der udgør hovedegenskaben ved hydrogenbindingerne i netværk mellem H2O-molekyler. Derfor bevarer hvert vandmolekyle fire hydrogenbindinger i flydende tilstand, men vinklerne bliver samtidig forskellige fra qT, hvilket fører til, at isens tæthed er mindre end vands.
