A parte de lo que han dicho en las anteriores respuestas, que están genial, a mi una de las cosas que me parecen más fascinante de todas, es que todos esos cambios se deben a las interacciones entre las moléculas de agua. Si pudiéramos acercarnos mucho y verlas, lo que ocurriría es lo siguiente: En estado líquido, las moléculas de agua pueden moverse por el espacio libremente tanto como quieran e interaccionar con sus vecinas formando lo que se conocen como puentes de hidrógeno. El caso es que estas moléculas se mueven para arriba y para abajo casi sin restricciones, de manera muy rápida, como si estuvieran en pleno mercadillo lleno de rebajas, con una estructura más "desordenada". Al poderse mover libremente, son capaces de llenar todo el espacio que quieran. Aumentado así la cantidad de moléculas de agua que hay por zona. Que esto en definitiva es la definición de la densidad (cantidad de moléculas por volumen). Sin embargo, cuando disminuimos la temperatura, igual que nos pasa a nosotros, estas empiezan a moverse cada vez más y más lentas. Y esas interacciones que formaban con su vecinas se hacen más estables y duraderas, pudiendo formar "cristales ordenados", y ya no tienden a colarse unas entre otras. Y aparecen huecos entre ellas, porque esos enlaces que forman, les crean restricciones. De esta manera, ahora por campo hay menos moléculas de agua, es decir, la densidad ha disminuido. Si pones en google imagenes: estados del agua moléculas; se pueden ver esquemas muy claros de esto. En estado sólido el agua crea formas ordenadas, con menor número de moléculas; mientras que en estado líquido hay un mayor desorden y más moléculas entremezcladas. Y ya todavía están más separadas en estado gaseoso, porque con el calor se podría decir que les pasa como a nosotros: "que corra el aire que hace calor". En realidad, es porque las moléculas se mueven mucho mucho más rápido y apenas les da para formar interacciones entre ellas.

A parte de lo que han dicho en las anteriores respuestas, que están genial, a mi una de las cosas que me parecen más fascinante de todas, es que todos esos cambios se deben a las interacciones entre las moléculas de agua. Si pudiéramos acercarnos mucho y verlas, lo que ocurriría es lo siguiente: En estado líquido, las moléculas de agua pueden moverse por el espacio libremente tanto como quieran e interaccionar con sus vecinas formando lo que se conocen como puentes de hidrógeno. El caso es que estas moléculas se mueven para arriba y para abajo casi sin restricciones, de manera muy rápida, como si estuvieran en pleno mercadillo lleno de rebajas, con una estructura más "desordenada". Al poderse mover libremente, son capaces de llenar todo el espacio que quieran. Aumentado así la cantidad de moléculas de agua que hay por zona. Que esto en definitiva es la definición de la densidad (cantidad de moléculas por volumen). Sin embargo, cuando disminuimos la temperatura, igual que nos pasa a nosotros, estas empiezan a moverse cada vez más y más lentas. Y esas interacciones que formaban con su vecinas se hacen más estables y duraderas, pudiendo formar "cristales ordenados", y ya no tienden a colarse unas entre otras. Y aparecen huecos entre ellas, porque esos enlaces que forman, les crean restricciones. De esta manera, ahora por campo hay menos moléculas de agua, es decir, la densidad ha disminuido. Si pones en google imagenes: estados del agua moléculas; se pueden ver esquemas muy claros de esto. En estado sólido el agua crea formas ordenadas, con menor número de moléculas; mientras que en estado líquido hay un mayor desorden y más moléculas entremezcladas. Y ya todavía están más separadas en estado gaseoso, porque con el calor se podría decir que les pasa como a nosotros: "que corra el aire que hace calor". En realidad, es porque las moléculas se mueven mucho mucho más rápido y apenas les da para formar interacciones entre ellas.