Air mendidih pada suhu 100 derajat Celcius. Hidrogen sulfida, molekul yang serupa, mendidih pada suhu minus 60 derajat Celcius. Perbedaannya terletak pada ikatan hidrogen. Ikatan hidrogen adalah daya tarik lemah antara atom hidrogen yang terikat pada atom yang sangat elektronegatif, seperti oksigen, nitrogen, atau fluorin, dan atom elektronegatif lainnya. Hidrogen membawa muatan positif parsial, dan atom lainnya membawa muatan negatif parsial. Daya tarik tersebut bersifat elektrostatik.

Ikatan hidrogen lebih lemah daripada ikatan kovalen, sekitar 5 hingga 30 kilojoule per mol dibandingkan dengan ratusan untuk ikatan kovalen. Namun, jumlahnya banyak dan secara kolektif kuat. Dalam air, setiap molekul dapat membentuk hingga empat ikatan hidrogen. Jaringan inilah yang menyebabkan air memiliki titik didih tinggi, tegangan permukaan tinggi, dan kapasitas panas tinggi. Ini juga yang menyebabkan es mengapung, karena kisi ikatan hidrogennya memiliki kepadatan lebih rendah daripada air cair.

Ikatan hidrogen sangat penting dalam biologi. Ikatan ini menyatukan dua untai DNA. Ikatan ini menstabilkan struktur sekunder protein, membentuk heliks alfa dan lembaran beta. Ikatan ini menentukan bagaimana enzim mengikat substratnya. Ikatan ini memengaruhi kelarutan obat dan pelipatan RNA. Tanpa ikatan hidrogen, kehidupan seperti yang kita kenal tidak akan ada.

Ikatan hidrogen bukan sekadar hal yang menarik. Ikatan ini merupakan prinsip desain. Para ahli kimia menggunakannya untuk membangun rakitan supramolekuler, merancang obat-obatan, dan menciptakan material dengan sifat yang dapat disesuaikan. Ikatan ini lemah, tetapi dampaknya sangat besar.