Vann koker ved 100 grader Celsius. Hydrogensulfid, et lignende molekyl, koker ved minus 60. Forskjellen er hydrogenbinding. En hydrogenbinding er en svak tiltrekning mellom et hydrogenatom bundet til et sterkt elektronegativt atom, som oksygen, nitrogen eller fluor, og et annet elektronegativt atom. Hydrogenet har en delvis positiv ladning, og det andre atomet har en delvis negativ ladning. Tiltrekningen er elektrostatisk.

Hydrogenbindinger er svakere enn kovalente bindinger, omtrent 5 til 30 kilojoule per mol sammenlignet med hundrevis for kovalente bindinger. Men de er mange og til sammen sterke. I vann kan hvert molekyl danne opptil fire hydrogenbindinger. Dette nettverket er grunnen til at vann har et høyt kokepunkt, høy overflatespenning og høy varmekapasitet. Det er derfor is flyter, fordi det hydrogenbundne gitteret er mindre tett enn flytende vann.

Hydrogenbindinger er essensielle i biologien. De holder de to DNA-trådene sammen. De stabiliserer den sekundære strukturen til proteiner, og danner alfahelikser og beta-ark. De bestemmer hvordan enzymer binder substratene sine. De påvirker løseligheten til legemidler og foldingen av RNA. Uten hydrogenbindinger ville ikke liv slik vi kjenner det eksistert.

Hydrogenbindinger er ikke bare en kuriositet. De er et designprinsipp. Kjemikere bruker dem til å bygge supramolekylære sammenstillinger, designe legemidler og lage materialer med avstemmbare egenskaper. Bindingen er svak, men effektene er dyptgående.