A água ferve a 100 graus Celsius. O sulfureto de hidrogénio, uma molécula semelhante, ferve a -60 graus. A diferença reside nas ligações de hidrogénio. Uma ligação de hidrogénio é uma atração fraca entre um átomo de hidrogénio ligado a um átomo altamente eletronegativo, como o oxigénio, o azoto ou o flúor, e outro átomo eletronegativo. O hidrogénio tem uma carga parcial positiva, e o outro átomo tem uma carga parcial negativa. A atração é eletrostática.

As ligações de hidrogénio são mais fracas do que as ligações covalentes, com uma energia de cerca de 5 a 30 quilojoules por mol, em comparação com as centenas de quilojoules das ligações covalentes. Mas são numerosas e, coletivamente, fortes. Na água, cada molécula pode formar até quatro ligações de hidrogénio. Esta rede é o que confere à água um elevado ponto de ebulição, uma elevada tensão superficial e uma elevada capacidade térmica. É por isso que o gelo flutua, porque a estrutura formada pelas ligações de hidrogénio é menos densa do que a água líquida.

As ligações de hidrogénio são essenciais na biologia. Mantêm as duas cadeias do ADN unidas. Estabilizam a estrutura secundária das proteínas, formando hélices alfa e folhas beta. Determinam a forma como as enzimas se ligam aos seus substratos. Afetam a solubilidade dos medicamentos e o enovelamento do RNA. Sem as ligações de hidrogénio, a vida como a conhecemos não existiria.

As ligações de hidrogénio não são apenas uma curiosidade. São um princípio de design. Os químicos utilizam-nas para construir conjuntos supramoleculares, conceber medicamentos e criar materiais com propriedades ajustáveis. A ligação é fraca, mas os seus efeitos são profundos.