水密度大于冰，因水在4℃时密度最大（1.000 g/cm³），而冰在0℃时仅0.9167 g/cm³；这是由于液态水分子排列紧密无序，而固态冰形成疏松六方晶体结构，导致结冰后体积膨胀约9%。
如果您查阅物质密度数据时发现水与冰的数值不同，这并非测量误差，而是由二者分子排列方式的根本差异导致。以下是关于水与冰密度的具体数值及差异成因的详细说明：
一、水的标准密度数值
水的密度随温度变化而变化，在标准大气压下，其密度在4℃时达到最大值，为0.999972 g/cm³（通常取1.000 g/cm³或1000 kg/m³）。该数值被国际计量界长期用作质量单位“千克”的原始定义基础之一。低于或高于4℃时，水的密度均略有下降：0℃液态水密度约为0.9998 g/cm³，100℃时降至0.9584 g/cm³。
二、冰的标准密度数值
冰在标准大气压、0℃条件下的密度为0.9167 g/cm³（即916.7 kg/m³），该值略低于0℃液态水的密度。随着温度进一步降低，冰的密度缓慢增大，在−18℃左右达峰值约0.9170 g/cm³；但即便如此，仍显著小于4℃水的密度。
三、密度差异的分子机制
水分子（H₂O）在液态时通过动态氢键连接，分子间距较小且排列无序，结构相对致密；而结冰过程中，每个水分子固定形成四个方向确定的氢键，构成六方晶系开放骨架结构，导致分子间平均距离增大、空隙增多。这种规则而疏松的晶体排列，使相同质量的水结冰后体积膨胀约9%，密度相应减小。
四、密度差异引发的关键现象
由于冰的密度小于水，冰能稳定浮于水面，形成隔热层，保护下方液态水不被完全冻结。这一特性直接维系了湖泊、河流冬季水生生物的生存环境。若冰密度大于水，则结冰将从底部向上蔓延，最终导致水体彻底封冻，破坏生态系统平衡。
五、同质异构下的物理对比
尽管水与冰均由H₂O分子构成，但二者存在本质物理区别：水呈流动性、无固定形状、分子热运动剧烈；冰则具有固定几何外形、刚性晶体结构、分子振动受限。密度差异正是这两种状态宏观表现的核心量化指标之一，也是水反常膨胀（0–4℃区间冷胀热缩）的直接体现。
