почему вода призамерзании расширяется?

Молекула воды устроена так, что ей выгодно образовывать водородные связи с ближайшими (соседними) четырьмя молекулами воды. Если соединить отрезками атомы кислорода соседних молекул, получится тетраэдр. Водородные связи обладают одним замечательным свойством - упругостью, т. е. они не "рвутся" даже при весьма заметном изменении взаимного расположения двух молекул H2O.

Именно поэтому в жидком состоянии из-за теплового движения частиц такой тетраэдр постоянно искажается (при этом не разрушаясь !), и в образующиеся дефекты (свободные области пространства) проникают другие молекулы воды. Таким образом, число ближайших соседних частиц вокруг выделенной молекулы H2O оказывается несколько больше, чем вершин у тетраэдра, и согласно современным данным (как экспериментальным, так и расчётным) составляет величину порядка 4.4 (в среднем, разумеется !). Когда вода замерзает, тепловое движение становится менее интенсивным, молекулярные тетраэдры приобретают почти идеальную форму; число соседей одной молекулы воды при этом уменьшается и становится равным 4), а «лишние» молекулы воды просто уходят. Все это приводит к повышению рыхлости, и, следовательно, и объема льда по сравнению с жидкой водой - это и есть эффект расширения при замерзании.

Однако для некоторых экзотических «тяжелых» льдов, которые иногда встречаются в природе (в Антарктиде, например) , это простое объяснение не работает. Плотность таких льдов выше плотности жидкой воды, поэтому в воде они попросту тонут.

А она уникальна. Вода наиболее плотна при 4 градусах, т. к. образуются тетрамеры молекул воды, объединенные водородной связью. При других температурах число молекул в ассоциате меньше.

Вследствие наличия водородной связи

Интересной особенностью воды является то, что при нагревании от 0 до 4 (3,98 — точно) °C вода сжимается. Благодаря этому могут жить рыбы: когда температура падает ниже 4 °C, более холодная вода, как менее плотная, остаётся на поверхности и замерзает, а подо льдом сохраняется положительная температура.

У воды есть и другие особенности: высокая температура и удельная теплота плавления и кипения (по сравнению с соединениями водорода с похожим молекулярным весом) ; высокая теплоёмкость и низкая вязкость жидкой воды; вода, в отличие от других веществ, при замерзании расширяется. Вода практически несжимаема.

Все эти особенности обусловлены водородными связями. Поскольку в молекуле воды 2 атома водорода отдают по одному электрону атому кислорода, атом кислорода получает отрицательный заряд, а атомы водорода — положительный. Благодаря этому, каждый атом кислорода притягивается к атомам водорода других молекул и наоборот. Каждая молекула воды может участвовать максимум в четырёх водородных связях: 2 атома водорода — каждый в одной, а атом кислорода — в двух. При таянии льда часть связей рвётся, что позволяет уложить молекулы воды плотнее; при нагревании воды связи продолжают рваться, и плотность её растёт, но при температуре выше 4 °С этот эффект слабее, чем обычное тепловое расширение; при испарении рвутся все оставшиеся связи.

А вода вообще уникальное вещество. Вода - это оксид водорода, причем водород здесь выступает скорее, как элемент 7 периода, а не 1. То есть как галоген, а не как щелочной металл.
Так вот, если сравнить оксиды галогенов с водой по физическим свойствам, то оказывается, что вода должна КИПЕТЬ при 0 градусов Цельсия, а она при такой температуре наоборот замерзает, а кипит только при 100.
Одной из причин считается то, что молекулы воды соединяются между собой некими особыми "водяными связями", которые делают как бы кристаллы из 4 молекул. Поэтому вода на порядок устойчивее к воздействиям, чем должна быть.

меняется ее структура, превращается в некую "решетку"...

Теоритически потому что между малекулами образуются соединения ледяные, такие же малекулы воды ...

молекулы расширяются

а почему не должна?

Это не относится к музыке !!!

Потому что, вода увеличивает свой обьем когда охдаждается.