O gelo é o estado sólido da água cristalizada, no sistema cristalino hexagonal. O seu aspecto é vítreo e semitransparente. A sua densidade é inferior à da água, ficando em 0,9178 grama por centímetro cúbico. O seu ponto de fusão é de 0°C, a uma atmosfera de pressão. A mesma massa de água em estado líquido ou em estado sólido tem volumes diferentes, pois, ao passar de um estado para o outro, o volume aumenta cerca de nove por cento: ao contrário da maioria dos outros sólidos, o gelo, no seu ponto de fusão, apresenta-se mais dilatado do que a sua forma líquida até atingir os 4°C.
Seu ponto de formação é usado como valor de referência em termodinâmica. A estrutura extremamente aberta das moléculas do gelo faz com que ocupe maior volume e, por isso, seja menos denso do que a água. Embora a regra prática seja que a água congela a 0°C, a água pode, na verdade, permanecer líquida em uma faixa de temperaturas mais frias, desde que atenda certas condições específicas.
Até 2021, acreditava-se que esse intervalo parava em menos 38°C; qualquer situação mais baixa do que isso, e a água deveria congelar. Mas pesquisadores conseguiram manter as gotas de água em estado líquido em temperaturas tão baixas quanto -44°C.
O gelo é um elemento versátil e de fácil produção, tendo seu uso disseminado em todo o planeta. Dentre as utilidades mais comuns para a água congelada, temos as seguintes: refrigeração de alimentos e bebidas; conservação de produtos perecíveis; processos industriais; esportes; primeiros socorros, dentre outros.
O gelo é importante para resfriamento do planeta e ele só se sustenta se não há excesso de gases do efeito estufa na atmosfera. Além disso, o congelamento parcial e superficial que se dá nos lagos. Isso ocorre porque a densidade da água é maior aos 4°C (dilatação anômala da água) e, à medida que a água se aproxima dessa temperatura, ela se desloca para o fundo do oceano ou lago em questão, impedindo que esse congele por inteiro. Se não fosse por isso, a evolução biológica das espécies não ocorreria da forma que aconteceu e provavelmente não estaríamos aqui.
