Hidrogénkötés akkor jön létre, amikor az egyik molekula pozitív vége vonzódik a másik negatív végéhez. A koncepció hasonló a mágneses vonzerőhöz, ahol az ellenkező pólusok vonzódnak. A hidrogénnek egy protonja és egy elektronja van. Ez a hidrogént elektromosan pozitív atomgá teszi, mivel elektronhiánya van. Stabilizálni kíván egy újabb elektront az energiahéjához.
Két kifejezés fontos a hidrogénkötés kialakulásának megértésében: az elektronegativitás és a dipólus. Az elektronegativitás annak a mérőszáma, hogy egy atom vonzza az elektronokat önmagához kötés kialakítására. A dipól a pozitív és negatív töltések elválasztása a molekulában. A dipól-dipól kölcsönhatás vonzó erő az egyik poláris molekula pozitív vége és egy másik poláris molekula negatív vége között.
A hidrogént leggyakrabban magánál több elektronegatív elem vonzza, például fluor, szén, nitrogén vagy oxigén. A dipól akkor képződik egy molekulában, amikor a hidrogén megtartja a töltés pozitívabb végét, miközben az tölt az elektron az elektronegatív elem felé húzódik, ahol a negatív töltés nagyobb lesz sűrített.
A hidrogénkötések gyengébbek, mint a kovalens vagy az ionos kötések, mert biológiai körülmények között könnyen kialakulnak és megszakadnak. A nem poláros kovalens kötéseket tartalmazó molekulák nem képeznek hidrogénkötéseket. De minden olyan vegyület, amelynek poláris kovalens kötései vannak, hidrogénkötést képezhet.
A hidrogénkötések képződése fontos a biológiai rendszerekben, mert a kötések stabilizálódnak és meghatározzák a nagy makromolekulák, például a nukleinsavak és a fehérjék szerkezetét és alakját. Ez a típusú kötés biológiai struktúrákban, például DNS-ben és RNS-ben fordul elő. Ez a kötés nagyon fontos a vízben, mert ez az erő létezik a vízmolekulák között, hogy összetartsa őket.
Folyékony és szilárd jégként egyaránt a hidrogénkötés kialakulása a vízmolekulák között vonzó erőt biztosít a molekulatömeg összetartásához. Az intermolekuláris hidrogénkötés felelős a víz magas forráspontjáért, mert növeli a kötések megszakításához szükséges energiamennyiséget, mielőtt megkezdődhet a forrás. A hidrogénkötés a vízmolekulákat megfagyva kristályokat képez. Mivel a vízmolekulák pozitív és negatív végeinek egy tömbben kell orientálódniuk, amely lehetővé teszi a pozitív végek számára a vonzását a molekulák negatív végei, a jégkristály rácsa vagy váza nincs annyira szorosan összekötve, mint a folyékony forma, és lehetővé teszi a jég lebegését víz.
A fehérjék 3-D szerkezete nagyon fontos a biológiai reakciókban, például az enzimeket érintő reakciókban ahol egy vagy több fehérje alakjának az enzimekben lévő nyílásokhoz hasonlóan be kell illeszkednie gépezet. A hidrogénkötés lehetővé teszi ezeknek a fehérjéknek a szükséges hajlítását, hajtogatását és különböző alakzatokba történő illeszkedését, ami meghatározza a fehérje biológiai aktivitását. Ez nagyon fontos a DNS-ben, mert a hidrogénkötések képződése lehetővé teszi a molekula számára, hogy kettős spirálképződést vállaljon.