Замрзавање и молекуларно кретање
Када се вода замрзне, она обично прелази из течног у чврсто стање. Као течност, молекули воде су у непрекидном кретању, ударајући се и гурајући једни друге и никада дуго не задржавајући се на једном месту. Када се вода замрзне, молекули се успоравају и слежу на своје место, нижући се у правилне формације које видите као кристале. За чисту воду, температура мора пасти на 32 степена Фахренхеита (нула степени Целзијуса) да би се то догодило. За било коју супстанцу температура на којој долази до смрзавања зависи од сила због којих се њени молекули држе заједно.
Лепљиви молекули и тачка смрзавања
Сви молекули и атоми имају силе које привлаче једно друго. Неки атоми, попут угљеника, врло се чврсто држе једни за друге; други, попут хелијума, имају врло мало привлачне силе. Супстанце са јаким привлачним силама смрзавају се на хиљадама степени Фахренхеита, док се оне чије су силе слабе, попут азота, смрзавају на врло хладним температурама. Привлачност између молекула воде је умерена - ни слаба ни моћна - па се вода смрзава на умерених 32 степена Фахренхеита.
Депресија тачке смрзавања
Ако у воду додате друге супстанце, попут шећера или соли, температура ће пасти испод 32 степена пре него што почне да се ствара лед. Нова тачка смрзавања зависи од додате супстанце и од тога колико се мешате са водом, и зато градови у неким државама стављају сол на путеве како би зими уклонили лед и снег. Као још један пример, вотка, мешавина воде и алкохола, остаје течна дуже време када се држи у замрзивачу. Алкохол у вотки значајно смањује тачку смрзавања.
Замрзавање, ширење и стварање кристала
Већина супстанци се смањује или смањује у запремини док се хладе. Вода се уговара само док се не спусти на 39 степени; на хладнијим температурама почиње да се шири. Како се вода хлади, њени молекули успоравају и уређују се тако да постоје разлике између група молекула. Како се хладе, молекули формирају хексагоналне обрасце који на крају постају пахуљице и сродни кристали.
Сила ширења леда
Ако флашу напуните у потпуности водом, затворите је поклопцем пре него што је ставите у замрзивач, а вода се шири како постаје хладнија. На крају ће лед пукнути боцу. То важи чак и за посуде израђене од јаких материјала попут гвожђа; притисак који се врши смрзавањем воде је чак 40.000 пси на минус 7,6 степени Фахренхеита (минус 22 степена Целзијуса).