冰的种类不少，地面上常见的可大体分为三类。第一类是水成冰，冬天封盖大地的冰，包括河水、湖冰、海冰以及地下冰，统统是由水直接冻结成的，所以称之为水成冰。这种冰为人们所熟悉，与人的关系密切，本章作专门介绍。第二种是雪，它在大气中降下堆积，也可刚做沉积冰。第三类是由积雪经过变质作用而成的冰川冰。
    水，两个氢原子和一个氧原子化合，就成为一个水分子（H2O）。水分子中，氢原子重量占11.11%氧原子重量占88.89%。氢和氧的原子是按等腰三角形状态分布的，三角形的顶角等于104.31’，氧原子位于顶角上，而氢原子位于二个底角上。氧原子和氢原子之间的距离是0.96埃（埃等于10-7毫米）。
    自然界中我们见到的水，都不是纯水。所谓“纯水”，指的是不含其它杂质的水。自然界中的水，具有气态、固态和液态三种状态。气态的水叫水汽；固态的水称为冰，液态的水才是我们习惯称呼上的水。水的三种相态在自然条件下互相转化很容易，这使它成为地球表面影响最大的物质之一。有些生物随着季节更替而生死枯荣，天空随着水汽多少而变化万干，都和水的相态转化有关。
    水的三种相态的存在条件可以用图表示。图中的0点是三个相态的出发点，称做三相点。三相点上，水、水汽和冰可以互相转化，共同存在。三相点的座标是温度0.0099℃；压力4.58毫米汞柱。图中三条实线把水相分成三个不同的区间，每条线代表二种相态彼此动态平衡和互相转化的温度和压力条件。
    同样是化学上称为H20的东西，为什么水汽是那样飘逸，水是那样漫流，而冰却似乎是凝止不动呢？这是由于水分子本身的特性决定的。气态的水中，水分子彼此分离，偶尔碰撞也随即分开，因此水汽弥散性很强，随着空气到处浸游。液态水就不同，大多数水分子都成双成对地聚合起来，连成一串，或抱成一团。这种由二个以上分子组成而不改变化学性质的分子团，叫做缩合分子。由二个水分子联合构成的，叫双水分子，化学式是（H2O）2 双水分子的稳定性比单水分子要大，而液态水中双水分子的成份占多数，所以液态水比较稳定，不象水汽那样弥漫于空间。由三个分子联合构成的叫三水分子，化学式为（H2O）3 ，三水分子比双水分子更稳定。
    液态水在不同温度下单水分子、双水分子和三水分子的混合比例是不同的。右表是不同温度下各种水分子所占的百分比。水是一种特殊的液体。它在4℃时密度最大。温度在4℃以上，液态水遵守一般热胀冷缩规律。4℃以下,原来水中呈线形分布的缩合分子中，出现一种象冰晶结构一样的似冰缔合分子，叫做“假冰晶体”。因为冰的密度比水小，“假冰晶体”的存在，降低了水的密度，这就是为什么水在4℃时密度最大，低于4℃密度又要减小的秘密。
    冰的晶格
    到目前为止，已经能够在实验室里制造出好几种冰的晶体。但只有天然冰能在自然条下存在，其它都是高压冰，在自然界不易存在。天然冰中水分子的缔合是按六方晶系的规则排列起来的。图便是冰的一个晶胞的结晶格子。所谓结晶格子，最简单的例子是紧密地堆砌的砖块，如果在这些砖块的中心处代之以一个假设的原子。便得到了一个结晶格子。冰的晶格为一个带顶锥的三棱柱体，六个角上的氧原子分别为相邻六个晶胞所共有，三个棱上氧原子各为三个相邻晶胞所共有，二个轴顶氧原子各为二个晶胞所共有，只有中央一个氧原子算是该晶胞所独有。这样，冰的单个晶胞的氧原子配位数为6/6+3/3+2/2+l=4。在冰中，每个水分子均被四个水分子以四面体的方式包围起来。四面体的分子配位使冰晶构造较为空旷，这就是固体冰密度反而比液态水低的根本原因。