Su donduğunda 112 ya da yaklaşık yüzde 9 oranında büyür. Su, diğer sıvıların aksine, sıcaklık düştüğünde daha güçlü hidrojen bağları oluşturur. Bu, moleküller arasında kalan boşlukları olan bir kristal kafes yapısına yol açar. Moleküller kendilerini bu şekilde düzenlerken, madde genişler ve daha az yoğun hale gelir.
Su molekülleri normal olarak kayar, birbirlerini akıcı ve kolay bir şekilde geçirir, ancak sıcaklık donma derecesinin altına düştüğünde, iki hidrojen atomu komşularıyla aynı hizadadır. Bu hizalama sonunda moleküller arasında açıklıklar bırakarak sert, kristal bir yapı haline gelir. Bu açık alanlar, maddenin toplam hacminin yaklaşık yüzde 9 oranında arttığı veya genişlediği, bu nedenle buzun suda yüzdüğü ve batmadığı alanlardır.
Su donmuşken genişlemezse, Dünya farklı bir yer olurdu. Su donmuşken daralırsa, çevresindeki su ve lavabodan daha yoğundur. Bu, buzu dibinde ve güneş ışığının erişemeyeceği yerlerde bırakırken, buzu dibinde veya yakınında yaşayan balıkları ve hayvanları dondururken bırakır. Suya batmış olan buz da gezegeni yavaşça soğutur ve bugün biliniyor, özellikle insan yaşamı için yaşam için soğuk ve kaçınılmaz bir ortama yol açar.
