Según la ley de Arquímedes cualquier objeto más denso que el agua flotará sobre ésta, esto sucede con el hielo, la razón de su densidad más alta es la forma en que están organizados los enlaces de hidrógeno cuando el agua pasa del estado liquido al estado gaseoso, según publicó la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada (IUPAC) en su libro clásico de 1939 “La naturaleza del enlace químico” escrito por el premio novel Pauling.
El enlace de hidrógeno sucede cuando un átomo de hidrógeno que integra alguna molécula se ve atraído por otro átomo con una carga electronegativa mayor a la que posee el ión al que se encuentra unido en ese momento, este comportamiento lleva a los átomos de hidrógeno a buscar unirse a átomos cargados negativamente de flúor, oxígeno o nitrógeno y formar enlaces de hidrógeno.
Cuando el agua se encuentra en estado liquido los iones de hidrógeno se encuentran moviéndose libremente uniéndose a los diferentes átomos constantemente, rompiendo y rehaciendo enlaces a cada momento, en el instante en que pasa a su estado sólido las moléculas de agua (H-O-H) se mantienen quietas impidiendo que los átomos de hidrógeno se muevan libremente, de esta manera los enlaces establecidos se mantienen constantes. Esta propiedad le proporciona al hielo mayor densidad, así como 10% mas volumen que el que posee en estado liquido, esta es la razón por la que el hielo flota y por la que cuando se congela agua dentro de un recipiente cerrado rompe o deforma el envase sin importar el material.