自然界中的水 ，具有氣態、固態和液態三種狀態。液態的我們稱之為水，氣態的水叫水汽，固態的水稱為冰。
水是一種特殊的液體。它在4℃時密度最大。溫度在4℃以上，液態水遵守一般熱脹冷縮規律。4℃以下，原來水中呈線形分布的縮合分子中，出現一種象冰晶結構一樣的似冰締合分子，叫做"假冰晶體"。因為冰的密度比水小，“假冰晶體”的存在，降低了水的密度，這就是為什么水在4℃時密度最大，低于4℃密度又要減小的秘密。
到目前為止，已經能夠在實驗室里制造出八種冰的晶體。但只有天然冰能在自然條下存在，其它都是高壓冰，在自然界不易存在。
天然冰中水分子的締合是按六方晶系的規則排列起來的。所謂結晶格子，最簡單的例子是緊密地堆砌的磚塊，如果在這些磚塊的中心處代之以一個假設的原子，便得到了一個結晶格子。冰的晶格為一個帶頂錐的三棱柱體，六個角上的氧原子分別為相鄰六個晶胞所共有。三個棱上氧原子各為三個相鄰晶胞所共有，二個軸頂氧原子各為二個晶胞所共有，只有中央一個氧原子算是該晶胞所獨有。
