你應該是說錯了，不是“冰融化成水後，分子間空隙變大”，事實是“冰融化成水後，分子間空隙變小”！這與“為什麼水變冰後體積會變大？”的問題是等效的，答案就是：水分子呈“V”字型結構（為非線性、極性共價化合物，原因為氧的電子結構中有兩個孤電子對佔據兩個雜化軌道，作用於成鍵電子對時使鍵角由109.29度，壓縮至104.45度）。

水結冰，形成氫鍵而成四面體之中空網狀結構，故體積膨脹，密度變小，硬度變大。另外，你的問題與“為什麼4攝氏度時候水密度最大？”這個問題密切相關，有篇不錯的解說短文—— 水的反常膨脹現象，原因是水分子具有特殊的結構，但對水分子結構的研究，現代科學上還沒有統—的認識，因此對水的密度的反常變化的原因還沒有統一的解釋方法，現在介紹常見的幾種解釋方法以供參考：　1．“晶體結構”論：為了介紹水的反常膨脹，務必要先介紹冰的晶體結構。在冰的晶體結構中，水分子（即冰晶體的分子）以一定的方向排列在晶體點陣內，每個水分子都被另外四個分子所包圍，這四個水分子形成一個四面體（三角形錐體），水分子間相互作用力的性質使得在冰的晶體中水分子的排列一定是這種形狀，這種排列方式比較鬆散，體積較大，如果在冰中的水分子不象這樣排列，而是一個連著一個排列得很緊密，那時同樣質量的冰的體積將會縮小。用x射線研究液態水的結構時，發現在低溫的液態水中在一定的程度上還保留著冰的四面體的結構，就是說在低溫的液態水中有著非常微小的冰的結晶。根據推算，在接近0℃時的水約包含著0.60％的這種微晶體。當溫度逐漸升高時，這種微晶體逐漸地被破壞，因為這種微晶體具有象冰一樣的晶結構，它的體積比同質量水的體積大，所以這種微晶體逐漸的被破壞，它的體積就逐漸變小，因而密度逐漸變大．反過來說，它的溫度從4℃降到0℃，這種微晶體逐漸增加，體積逐漸變大，密度逐漸縮小，呈現反常膨脹。但水的溫度高於4℃時，水分子的熱運動使得分子間的距離增加，體積變大，密度變小，所以說水在4℃時的密度最大。　2．“極性分子”論：水是由很多不斷運動著的水分子組成的。根據實驗和近代理論研究的結果，知道在水分子的兩端帶有兩個相反的電荷，一端帶正電荷，一端帶負電荷。在逐漸升高到4℃以上時，水分子的動能大了，運動速度加快了，吸引在一起的兩個分子．漸漸拆開為單個分子，運動的範圍也擴大了，這時候水的密度也漸漸變小了。　3．“分子的諦合”論：水的反常膨脹現象和水在不同狀態的結構有關，實驗事實證明，無論是液態或固態的水都含有由簡單分子結合而成的複雜分子……這種結合過程稱為水分子的諦合。液態水，除了含有簡單的水分子(H20)外，同時還含有諦合分子(H20)2和(H20)3，由於諦合是放熱過程，所以溫度低，水的諦合程度也隨之增高，即n值變大。當溫度為0℃時，水便結合冰，全部水分子諦合在一起，在冰的結構中，每個氧原於與4個氫原於相連線成四面體，所以冰的結構中有較大的空隙，因而冰的密度比水小，比水輕。水在4℃時密度最大的原因，可能是在0℃的液態水內仍保持有一些非常微小的同冰的結構相似的諦合分子所致。當加熱時，一方面這種冰結構的諦合分子被破壞變成較緊密的排列而使密度上升變大，另一方面水分子的熱運動增強，水分子間距離增大又會使密度隨溫度上升變小。在4℃以下第一種效應占優勢，在4℃以上第二種效應占優勢。所以只有在4℃時，密度最大。