水在4℃時密度最大,是由于水分子間有氫鍵締合這樣的特殊結構所決定的。根據代X射線的研究,證明了冰具有四面體的晶體結構。這個四面體是通過氫鍵形成的,是一個敞開式的松弛結構,因為五個水分子不能把全部四面體的體積占完,在冰中氫鍵把這些四面體聯系起來,成為一個整體。

為什么水在4°c時密度最大

一般來說，大多數物體都有熱脹冷縮的性質，溫度越高，物質的密度越小。但水卻是一個例外，熱脹冷也脹，只有在4℃時候，體積最小。高于4℃或低于4℃時，體積都會膨脹。這種現象被稱為“反常膨脹現象”。

在水中除了單分子H2O外，還有這些簡單分子結合而成的較復雜的(H2O)n(n可以是2、3、4……)分子。這種由簡單分子結合成較復雜的分子集團而不引起物質化學性質改變的過程，稱為分子的締合，相反的過程稱為離解。締合是放熱過程，離解是吸熱過程，所以溫度升高，水的締合程度降低(n減小)，溫度降低，水的締合程度增加(n增大)。