液态水中水分子排布不规则，凝固后，排布变规则了，由于氢键的作用，水分子间形成四面体结构，使得水分子间的空隙变大，所以水变冰后体积增大。含氢键的无机物质主要有水、氨和氟化氢，他们在凝固时都变成空间多面体（水、氨为四面体，氟化氢为空间双链结构），所以他们都会冷胀。有机化学中大部分含氧衍生物都可能有氢键，但是基于碳架的影响，其氢键形成情况会非常复杂
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