自然界中的水 ，具有气态、固态和液态三种状态。液态的我们称之为水，气态的水叫水汽，固态的水称为冰。

冰的熔化热是3.35×10^5J/kg水是一种特殊的液体。

它在4℃时密度最大。温度在4℃以上，液态水遵守一般热胀冷缩规律。4℃以下，原来水中呈线形分布的缩合分子中，出现一种像冰晶结构一样的似冰缔合分子，叫做"假冰晶体"。因为冰的密度比水小，“假冰晶体”的存在，降低了水的密度，这就是为什么水在4℃时密度最大，低于4℃密度又要减小的秘密。

到目前为止，已经能够在实验室里制造出八种冰的晶体。但只有天然冰能在自然条件下存在，其它都是高压冰，在自然界不能稳定存在。天然冰中水分子的缔合是按六方晶系的规则排列起来的。

所谓结晶格子，最简单的例子是紧密地堆砌的砖块，如果在这些砖块的中心处代之以一个假设的原子，便得到了一个结晶格子。冰的晶格为一个带顶锥的三棱柱体，六个角上的氧原子分别为相邻六个晶胞所共有。三个棱上氧原子各为三个相邻晶胞所共有，二个轴顶氧原子各为二个晶胞所共有，只有中央一个氧原子算是该晶胞所独有。

冰与水[编辑本段]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。

这种通过氢键形成的定向有序排列，空间利用率较小，约占34％、因此冰的密度较小，约为摄氏4度是液态水的9/10。 水溶解时拆散了大量的氢键，使整体化为四面体集团和零星的较小的“水分子集团”(即由氢键缔合形成的一些缔合分子)，故液态水已经不象冰那样完全是有序排列了，而是有一定程度的无序排列，即水分子间的距离不象冰中那样固定，H2O分子可以由一个四面体的微晶进入另一微晶中去。这样分子间的空隙减少，密度相对冰就增大了。 温度升高时，水分子的四面体集团不断被破坏，分子无序排列增多，使密度增大。

但同时，分子间的热运动也增加了分子间的距离，使密度又减小。这两个矛盾的因素在4℃时达到平衡，因此，在4℃时水的密度最大。过了4℃后，分子的热运动使分子间的距离增大的因素，就占优势了，水的密度又开始减小。河冰[编辑本段]黄河流域是中华民族的摇篮，孕育了华夏五千年的文明。

但是黄河带给我们中华民族的不全是好处，黄河洪水和冰害经常掠去两岸人民的财产和生命。远在公元前四百多年，对于黄河的冰情，已有详细的记载：“孟冬之月，水始冰，地始冻。仲冬之月，冰益坚，地始坼。季冬之月，冻方盛，水泽腹坚，命取冰，冰以入。

孟春之月，东风解冻，蛰虫始振，鱼上冰。”这是世界上最早的有关结冰、封冻和解冻的冰情文字记录。冰情观测[编辑本段]对冬季河流冻结作冰情观测，是水文工作者的日常工作。

河水在冻结过程中会出现多种多样特殊的冰情，记载并研究这些冰情，对于防治河冰灾害有重要意义。一条河流，从开始结冰，河面封冻，一直到解冻，有哪些主要的冰情呢？冰凇——漂浮在水中的针状或薄片状透明的冰晶，在水面或水中形成。冰晶多半聚集成松散易碎的团块。

棉冰——落在水面的雪聚集而成，好像浸湿了的棉花，一点点或一片片漂浮着。岸冰——河流两岸冻结成的固定冰带，分为初生岸冰，固定岸冰和冲积岸冰三种。水内冰——水中生长的冰，可以在水面、水中和水底同时生成，是一种海绵状或饭团状多孔而不透明的冰体，有些近似于浸透了水的雪。冰花——浮在水面的水内冰。

冰礁——固结在河底的小冰岛，由水内冰堆积，或者与棉冰，冰凇和冰花等结合而形成，能迅速地从河底增长到水面。水内的冰礁不结实，长到水面后就冻结得很紧密。流冰——河中漂流着的冰块，春季流冰对水上建筑物威胁很大。

冰坝——流冰在河道狭窄或浅滩处堆积起来，阻塞住整个河流断面，象一座用冰块堆成的堤坝。冰坝往往使河流发生严重阻水，抬高水位，对河堤造成威胁。冰堆——由冰挤压而冻结在一起的冰块，有时分布在冰层表面，有时出现在岸边。冰裂——气温和水位的剧烈变化，使冰盖上出现的裂隙。

冰塞——封冻冰层下面的河道，被冰花和碎冰临时阻塞。冰塞缩小了河流过水断面，使上游水位被迫提高，甚至高于洪水位，也会造成严重事故。清沟——冻结的河道中的一段没有冻结的河段。

清沟是由于暖的地下水或污水排人、或急流处不易封冻而形成的。小的清沟好像裸露的洞穴，所以也称为冰穴。清沟下能生成大量。