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Se estimaba que, en promedio una molécula de agua está unida por 3,5 puentes de hidrógeno. Sin embargo, estudios recientes parecen apuntar a que el número medio de puentes de hidrógeno es algo menor; un 80% de las moléculas estarían unidas por sólo dos puentes de hidrógeno fuertes, mientras que el 20% restante estarían unidas hasta por 4 puentes de hidrógeno fuertes en disposición tetraédrica. Hay que hacer notar que el aumento de la densidad del hielo al fundirse se debe a que los enlaces de hidrógeno tienden a separar ligeramente a las moléculas de agua respecto a su distancia de Van der Waals. En otras palabras, las moléculas de agua están más separadas, en promedio, cuando están unidas por cuatro puentes de hidrógeno que cuando el número de puentes de hidrógeno por molécula es menor. En cualquier caso las moléculas de agua están fuertemente unidas entre sí: la energía máxima de un puente de hidrógeno agua-agua es de unos 23,3 kJ/mol; además, hay que tener en cuenta las interacciones de Van der Waals entre moléculas próximas, que pueden suponer hasta unos 5 kJ/mol adicionales. Por consiguiente es necesario suministrar mucha energía para hacer que las moléculas de agua se separen. Por esto el agua presenta las temperaturas de fusión y de ebullición, así como el calor específico, más elevado de todas las moléculas similares.