Maddenin hal değişimi esnasında maddenin hacmi ve tanecikli yapısında değişiklik görülür. Su ısı verirken donma gerçekleşir. Donma esnasında suyun içerisinde bulunan oksijen ve hidrojen bağları oluşur. Donma anında hidrojen bağları genişleyerek suyun hacmi donarken genişlemektedir. Suyun hacminin artması içinde bulunduğu kapta daha çok yer kaplar.
Suyun donma derecesi sıfır derecededir. İlk belirtiler sıfır derecede kendisini gösterir. Sıfırın altına indikçe donma hızlanır. Donarken sıvı halden katı hale geçer. Suyun ısı kaybederek katılaşmasına donma denir. Isı alsaydı eğer kaynama sonrasına geldiğinde buharlaşma görülürdü.
Su donarken karakteristik özelliğine bağlı olarak hacmi değişir. Suyu meydana getiren moleküllerin arasında boşluklar vardır. Oksijen ve hidrojen bağlarından dolayı hacimde artış görülür.