Vanduo yra paslaptingas skystis. Taip yra dėl to, kad dauguma jo savybių yra anomalios, t.y. skiriasi nuo kitų skysčių. Priežastis slypi ypatingoje jo struktūroje, kurią lemia vandeniliniai ryšiai tarp molekulių, kurie kinta priklausomai nuo temperatūros ir slėgio. Ledas taip pat turi šias unikalias savybes. Verta pasakyti, kad tankį galima nustatyti naudojant formulę ρ=m/V. Atitinkamai, šis kriterijus gali būti nustatytas tiriant terpės medžiagos masę tūrio vienete.
Pažvelkime į kai kurias ledo ir vandens savybes. Pavyzdžiui, tankio anomalija. Ištirpus ledo tankis didėja, pereidamas per kritinę 4 laipsnių ribą, ir tik po to, kylant temperatūrai, pradeda mažėti. Tačiau įprastuose skysčiuose jis visada sumažėja aušinimo procese. Šis faktas randa visiškai mokslinį paaiškinimą. Kuo aukštesnė temperatūra, tuo greitesnės molekulės. Dėl to jie atsiskiria, todėl medžiaga tampa laisvesnė. Vandens mįslė taip pat slypi tame, kad, nepaisant padidėjimomolekulių greitis didėjant temperatūrai,
jo tankis mažėja tik esant aukštai temperatūrai.
Antra mįslė glūdi klausimais: „Kodėl ledas gali plūduriuoti vandens paviršiuje?“, „Kodėl jis neužšąla iki dugno upėse?“Faktas yra tas, kad ledo tankis yra mažesnis nei vandens. Ir tirpstant bet kuriam kitam skysčiui jo tankis pasirodo mažesnis nei kristalo. Taip yra dėl to, kad pastarosiose molekulės turi tam tikrą periodiškumą ir yra reguliariai išsidėsčiusios. Tai būdinga bet kokių medžiagų kristalams. Tačiau, be to, jų molekulės yra „supakuotos“gana tankiai. Kristalų lydymosi procese išnyksta reguliarumas, o tai įmanoma tik esant ne tokiam tankiam molekulių ryšiui. Atitinkamai, lydymosi procese medžiagos tankis mažėja. Bet šis kriterijus gana šiek tiek keičiasi, pavyzdžiui, lydant metalus, jis vidutiniškai sumažėja tik 3 procentais.
Tačiau ledo tankis yra dešimčia procentų mažesnis nei vandens tankis. Todėl galime teigti, kad šis šuolis yra neįprastas ne tik savo ženklu, bet ir dydžiu.
Šie galvosūkiai paaiškinami ledo struktūros ypatumais. Tai vandenilinių jungčių tinklelis, kurio kiekviename mazge yra po keturis. Todėl tinklelis vadinamas keturkampiu. Visi kampai jame lygūs qT, todėl jis vadinamas tetraedriniu. Be to, jį sudaro šešių narių lenktos formos žiedai.
Kieto vandens struktūros ypatybė yra tajoje laisvai supakuotos molekulės. Jei jie būtų glaudžiai susiję, ledo tankis būtų 2,0 g/cm3, o realybėje – 0,92 g/cm3. Iš to turėjo būti padaryta išvada, kad didelių erdvinių tūrių buvimas turėtų sukelti nestabilumą. Tiesą sakant, tinklelis netampa mažiau tvirtas, tačiau jį galima atstatyti. Ledas yra tokia stipri medžiaga, kad net šiuolaikinių eskimų protėviai išmoko iš jo statyti namelius. Iki šiol Arkties gyventojai ledbetoną naudoja kaip statybinę medžiagą. Atitinkamai, didėjant slėgiui, keičiasi ledo struktūra. Būtent šis stabilumas yra pagrindinė vandenilinių tinklų savybė tarp H2O molekulių. Atitinkamai, kiekviena vandens molekulė išlaiko keturias vandenilio jungtis skystoje būsenoje, tačiau tuo pat metu kampai skiriasi nuo qT, todėl ledo tankis yra mažesnis nei vandens.
