Apa fierbe la 100 de grade Celsius. Hidrogenul sulfurat, o moleculă similară, fierbe la minus 60 de grade. Diferența constă în legătura de hidrogen. O legătură de hidrogen este o atracție slabă între un atom de hidrogen legat de un atom puternic electronegativ, cum ar fi oxigenul, azotul sau fluorul, și un alt atom electronegativ. Hidrogenul poartă o sarcină parțială pozitivă, iar celălalt atom poartă o sarcină parțială negativă. Atracția este electrostatică.

Legăturile de hidrogen sunt mai slabe decât legăturile covalente, de aproximativ 5 până la 30 de kilojule pe mol, comparativ cu sutele în cazul legăturilor covalente. Dar sunt numeroase și, în mod colectiv, puternice. În apă, fiecare moleculă poate forma până la patru legături de hidrogen. Această rețea este motivul pentru care apa are un punct de fierbere ridicat, o tensiune superficială ridicată și o capacitate termică mare. Acesta este motivul pentru care gheața plutește, deoarece rețeaua cu legături de hidrogen este mai puțin densă decât apa lichidă.

Legăturile de hidrogen sunt esențiale în biologie. Acestea țin împreună cele două catene de ADN. Stabilizează structura secundară a proteinelor, formând alfa-helixuri și beta-straturi. Ele determină modul în care enzimele se leagă de substraturile lor. Ele afectează solubilitatea medicamentelor și plierea ARN-ului. Fără legături de hidrogen, viața așa cum o știm nu ar exista.

Legăturile de hidrogen nu sunt doar o curiozitate. Sunt un principiu de proiectare. Chimiștii le folosesc pentru a construi ansambluri supramoleculare, a proiecta medicamente și a crea materiale cu proprietăți reglabile. Legătura este slabă, dar efectele sale sunt profunde.