El hielo es un cristal formado por la disposición ordenada de las moléculas de agua. Las moléculas de agua están conectadas a través de enlaces de hidrógeno para formar una. Estructura rígida "abierta" (baja densidad). La distancia nuclear O-O reciente de las moléculas de agua es de 0,276 nm, y el ángulo de enlace O-O-O es de aproximadamente 109, que está muy cerca del ángulo de enlace de un tetraedro ideal de 109 28'.
La distancia O-O entre moléculas de agua adyacentes pero no combinadas directamente es mucho mayor, siendo la distancia más lejana de 0,347 nm. Cada molécula de agua puede combinarse con otras cuatro moléculas de agua para formar una estructura de tetraedro, por lo que la coordinación. El número de moléculas de agua es 4.
Datos ampliados:
El hielo es la forma sólida del agua en la naturaleza. Bajo presión normal, cuando la temperatura supera los cero grados centígrados, el hielo comenzará a derretirse y convertirse en agua líquida. Un equipo de investigación japonés descubrió que cuando el hielo comienza a derretirse, una molécula de agua en el cristal comienza a desprenderse del cristal. El mecanismo relacionado puede ayudar a comprender el mecanismo de cambio estructural de las proteínas que contienen agua.
Si iluminas el hielo con una luz fuerte como la de una lámpara eléctrica, el interior del hielo se derretirá y aparecerá una forma similar a cristales de nieve, que se llama "flor de hielo". Para investigar el fenómeno del derretimiento del hielo desde el interior, investigadores del Instituto Japonés de Ciencia Molecular y la Universidad de Okayama utilizaron computadoras para calcular qué sucede con el hielo formado a partir de aproximadamente 1.000 moléculas de agua cuando se calienta.
La cristalización del hielo es una disposición hexagonal regular de moléculas de agua. Después del calentamiento, primero una molécula de agua se desprende del cristal y comienza a moverse libremente, pero esta molécula de agua no vuelve a su posición original, lo que provoca que el cristal se deforme.