Por que o gelo bóia na água?

A água e o gelo, apesar de serem feitos de H2O, possuem densidades diferentes. É exatamente por isto que o gelo flutua sobre a água.
A densidade do gelo é cerca de 10% inferior à da água e em conseqüência do princípio de Arquimedes um bloco de gelo fica imerso em cerca de 90% do seu volume.

Mas por que o gelo e a água na forma líquida possuem densidades diferentes?
A densidade é uma relação entre a massa de um corpo (quantidade de matéria que constitui um corpo) e o volume ocupado por esse corpo. No estado líquido as moléculas da água estão muito próximas umas das outras e de forma desorganizada. Quando ocorre a solidificação as moléculas de água adotam uma organização específica (hexagonal), ficando “muito espaço” vazio entre elas. É essa “expansão” entre as moléculas de água que faz com que o volume aumente, diminuindo desta forma a densidade do gelo relativamente à da água. 

Embora a densidade entre gelo e água sejam diferentes, a massa é sempre a mesma.