Wasser siedet bei 100 Grad Celsius. Schwefelwasserstoff, ein ähnliches Molekül, siedet bei minus 60 Grad. Der Unterschied liegt in den Wasserstoffbrückenbindungen. Eine Wasserstoffbrückenbindung ist eine schwache Anziehungskraft zwischen einem Wasserstoffatom, das an ein stark elektronegatives Atom wie Sauerstoff, Stickstoff oder Fluor gebunden ist, und einem anderen elektronegativen Atom. Das Wasserstoffatom trägt eine positive Teilladung, das andere Atom eine negative. Die Anziehungskraft ist elektrostatischer Natur.

Wasserstoffbrückenbindungen sind schwächer als kovalente Bindungen, etwa 5 bis 30 Kilojoule pro Mol im Vergleich zu Hunderten bei kovalenten Bindungen. Sie sind jedoch zahlreich und in ihrer Gesamtheit stark. In Wasser kann jedes Molekül bis zu vier Wasserstoffbrückenbindungen ausbilden. Dieses Netzwerk ist der Grund für den hohen Siedepunkt, die hohe Oberflächenspannung und die hohe Wärmekapazität von Wasser. Es ist auch der Grund, warum Eis schwimmt, da das Wasserstoffbrückennetzwerk eine geringere Dichte als flüssiges Wasser aufweist.

Wasserstoffbrückenbindungen sind in der Biologie unerlässlich. Sie halten die beiden DNA-Stränge zusammen. Sie stabilisieren die Sekundärstruktur von Proteinen und bilden Alpha-Helices und Beta-Faltblätter. Sie bestimmen, wie Enzyme an ihre Substrate binden. Sie beeinflussen die Löslichkeit von Medikamenten und die Faltung von RNA. Ohne Wasserstoffbrückenbindungen wäre Leben, wie wir es kennen, nicht möglich.

Wasserstoffbrückenbindungen sind nicht nur eine Kuriosität, sondern ein grundlegendes Gestaltungsprinzip. Chemiker nutzen sie, um supramolekulare Strukturen aufzubauen, Medikamente zu entwickeln und Materialien mit einstellbaren Eigenschaften herzustellen. Die Bindung ist schwach, ihre Auswirkungen jedoch tiefgreifend.