Water kookt bij 100 graden Celsius. Waterstofsulfide, een vergelijkbaar molecuul, kookt bij -60 graden. Het verschil zit hem in de waterstofbinding. Een waterstofbinding is een zwakke aantrekkingskracht tussen een waterstofatoom dat gebonden is aan een sterk elektronegatief atoom, zoals zuurstof, stikstof of fluor, en een ander elektronegatief atoom. Het waterstofatoom draagt ​​een gedeeltelijke positieve lading en het andere atoom een ​​gedeeltelijke negatieve lading. De aantrekkingskracht is elektrostatisch.

Waterstofbruggen zijn zwakker dan covalente bindingen, ongeveer 5 tot 30 kilojoules per mol vergeleken met honderden kilojoules voor covalente bindingen. Maar ze zijn talrijk en gezamenlijk sterk. In water kan elk molecuul tot wel vier waterstofbruggen vormen. Dat netwerk verklaart waarom water een hoog kookpunt, een hoge oppervlaktespanning en een hoge warmtecapaciteit heeft. Het verklaart ook waarom ijs drijft, omdat het rooster van waterstofbruggen een lagere dichtheid heeft dan vloeibaar water.

Waterstofbruggen zijn essentieel in de biologie. Ze houden de twee DNA-strengen bij elkaar. Ze stabiliseren de secundaire structuur van eiwitten, waardoor alfa-helices en bèta-sheets ontstaan. Ze bepalen hoe enzymen zich aan hun substraten binden. Ze beïnvloeden de oplosbaarheid van geneesmiddelen en de vouwing van RNA. Zonder waterstofbruggen zou het leven zoals wij dat kennen niet bestaan.

Waterstofbruggen zijn niet zomaar een curiositeit. Ze vormen een ontwerpprincipe. Chemici gebruiken ze om supramoleculaire structuren te bouwen, medicijnen te ontwerpen en materialen met instelbare eigenschappen te creëren. De binding is zwak, maar de effecten ervan zijn ingrijpend.