El hielo es agua congelada, es decir, en estado sólido, uno de los tres estados naturales del agua. Se reconoce por su temperatura, su colorblanco níveo, su flotabilidad y ser muy frío al tacto. El agua pura se congela a 0 °C cuando se halla sometida a una atmósfera de presión.
El hielo es el nombre común del agua en estado sólido; otras denominaciones son la nieve, la escarcha, el granizo, etc.
Volumen y densidad del agua al solidificarse
El agua, junto con el galio, bismuto, ácido acético, antimonio y el silicio, es una de las pocas sustancias que al congelarse aumenta de volumen ( es decir, que disminuye su densidad); se expande al congelarse. Esta propiedad evita que los océanos de las regiones polares de la Tierra se congelen en todo su volumen, puesto que el hielo flota en el agua y es lo que queda expuesto a los cambios de temperatura de la atmósfera. La densidad típica del hielo a 0 °C suele tomarse como 916,8 kg/m³ o como 0,9168 g/cm³.
Estructura cristalina
El hielo se presenta en 12 estructuras o fases cristalinas diferentes. A las presiones habituales en el medio terrestre (en el entorno de la presión atmosférica), la fase estable suele denotarse como fase I según la terminología de Tamman. Dicha fase I presenta dos variantes relacionadas entre sí: el hielo hexagonal, denotado Ih, y el hielo cúbico, Ic. El hielo hexagonal es la fase más común, y la mejor conocida: su estructura hexagonal puede verse reflejada en los cristales de hielo, que siempre tienen una base hexagonal.
