Το νερό βράζει στους 100 βαθμούς Κελσίου. Το υδρόθειο, ένα παρόμοιο μόριο, βράζει στους μείον 60 βαθμούς Κελσίου. Η διαφορά είναι ο δεσμός υδρογόνου. Ένας δεσμός υδρογόνου είναι μια ασθενής έλξη μεταξύ ενός ατόμου υδρογόνου που συνδέεται με ένα έντονα ηλεκτραρνητικό άτομο, όπως οξυγόνο, άζωτο ή φθόριο, και ενός άλλου ηλεκτραρνητικού ατόμου. Το υδρογόνο φέρει μερικό θετικό φορτίο και το άλλο άτομο φέρει μερικό αρνητικό φορτίο. Η έλξη είναι ηλεκτροστατική.

Οι δεσμοί υδρογόνου είναι ασθενέστεροι από τους ομοιοπολικούς δεσμούς, περίπου 5 έως 30 κιλοτζάουλ ανά γραμμομόριο σε σύγκριση με εκατοντάδες για τους ομοιοπολικούς δεσμούς. Αλλά είναι πολυάριθμοι και συλλογικά ισχυροί. Στο νερό, κάθε μόριο μπορεί να σχηματίσει έως και τέσσερις δεσμούς υδρογόνου. Αυτό το δίκτυο είναι ο λόγος για τον οποίο το νερό έχει υψηλό σημείο βρασμού, υψηλή επιφανειακή τάση και υψηλή θερμοχωρητικότητα. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο επιπλέει ο πάγος, επειδή το πλέγμα με δεσμούς υδρογόνου είναι λιγότερο πυκνό από το υγρό νερό.

Οι δεσμοί υδρογόνου είναι απαραίτητοι στη βιολογία. Συγκρατούν τις δύο αλυσίδες του DNA μαζί. Σταθεροποιούν τη δευτεροταγή δομή των πρωτεϊνών, σχηματίζοντας άλφα έλικες και βήτα φύλλα. Καθορίζουν τον τρόπο με τον οποίο τα ένζυμα συνδέονται με τα υποστρώματά τους. Επηρεάζουν τη διαλυτότητα των φαρμάκων και την αναδίπλωση του RNA. Χωρίς δεσμούς υδρογόνου, η ζωή όπως την ξέρουμε δεν θα υπήρχε.

Οι δεσμοί υδρογόνου δεν είναι απλώς μια περιέργεια. Είναι μια αρχή σχεδιασμού. Οι χημικοί τους χρησιμοποιούν για να κατασκευάσουν υπερμοριακά συγκροτήματα, να σχεδιάσουν φάρμακα και να δημιουργήσουν υλικά με ρυθμιζόμενες ιδιότητες. Ο δεσμός είναι ασθενής, αλλά οι επιπτώσεις του είναι έντονες.