冰的密度比水小的主要原因是由于水分子间存在氢键，这种特殊的化学键在水结冰时导致水分子间的距离增大，从而使得冰的体积相对于同质量的水分子来说更大。具体来说：
氢键作用：
在水分子间形成氢键，使得水分子间距离减小，排列紧密，密度增大。
冰的结构：
当水结冰时，水分子几乎全部通过氢键连接成一个非常大的缔合分子，形成一种开放式的结构，内部存在较大的空隙。
体积变化：
冰的晶格结构相比液态水来说，空间利用率较低，大约只有34%，导致冰的体积相对于液态水增大。
温度影响：
在0℃至4℃的温度范围内，水分子的排列达到密度最大，当温度继续降低至0℃时，水开始结冰，密度随之减小。
因此，冰的密度比水小