L'eau bout à 100 degrés Celsius. Le sulfure d'hydrogène, une molécule similaire, bout à -60 degrés. La différence réside dans les liaisons hydrogène. Une liaison hydrogène est une attraction faible entre un atome d'hydrogène lié à un atome très électronégatif, comme l'oxygène, l'azote ou le fluor, et un autre atome électronégatif. L'hydrogène porte une charge partielle positive, et l'autre atome porte une charge partielle négative. Cette attraction est de nature électrostatique.

Les liaisons hydrogène sont plus faibles que les liaisons covalentes, leur énergie d'activation étant d'environ 5 à 30 kilojoules par mole contre plusieurs centaines pour les liaisons covalentes. Cependant, elles sont nombreuses et collectivement fortes. Dans l'eau, chaque molécule peut former jusqu'à quatre liaisons hydrogène. Ce réseau explique le point d'ébullition élevé, la forte tension superficielle et la capacité thermique élevée de l'eau. C'est aussi pourquoi la glace flotte : le réseau cristallin formé par les liaisons hydrogène est moins dense que l'eau liquide.

Les liaisons hydrogène sont essentielles en biologie. Elles maintiennent les deux brins d'ADN ensemble. Elles stabilisent la structure secondaire des protéines, formant des hélices alpha et des feuillets bêta. Elles déterminent la façon dont les enzymes se lient à leurs substrats. Elles influencent la solubilité des médicaments et le repliement de l'ARN. Sans liaisons hydrogène, la vie telle que nous la connaissons n'existerait pas.

Les liaisons hydrogène ne sont pas une simple curiosité. Elles constituent un principe de conception fondamental. Les chimistes les utilisent pour construire des assemblages supramoléculaires, concevoir des médicaments et créer des matériaux aux propriétés modulables. La liaison est faible, mais ses effets sont profonds.