En vätebindning bildas när den positiva änden av en molekyl lockas till den negativa änden av en annan. Konceptet liknar magnetisk attraktion där motsatta poler lockar. Väte har en proton och en elektron. Detta gör väte till en elektriskt positiv atom eftersom den har en brist på elektroner. Den försöker lägga till ytterligare en elektron i sitt energiskal för att stabilisera den.
Två termer är viktiga för att förstå hur vätebindningen bildas: elektronegativitet och dipolen. Elektronegativitet är måttet på en atoms tendens att locka elektroner till sig själv för att bilda en bindning. En dipol är en separation av positiva och negativa laddningar i en molekyl. En dipol-dipolinteraktion är en attraktiv kraft mellan den positiva änden av en polär molekyl och den negativa änden av en annan polär molekyl.
Väte lockas oftast till mer elektronegativa element än sig själv, såsom fluor, kol, kväve eller syre. En dipol bildas i en molekyl när väte behåller den mer positiva änden av laddningen medan den är elektron dras in mot det elektronegativa elementet där den negativa laddningen blir mer koncentrerad.
Vätebindningar är svagare än kovalenta eller jonbindningar eftersom de lätt bildas och går sönder under biologiska förhållanden. Molekyler som har icke-polära kovalenta bindningar bildar inte vätebindningar. Men vilken förening som helst som har polära kovalenta bindningar kan bilda en vätebindning.
Bildningen av vätebindningar är viktig i biologiska system eftersom bindningarna stabiliseras och bestämmer strukturen och formen på stora makromolekyler som nukleinsyror och proteiner. Denna typ av bindning förekommer i biologiska strukturer, såsom DNA och RNA. Denna bindning är mycket viktig i vatten eftersom det är den kraft som finns mellan vattenmolekyler för att hålla dem ihop.
Både som vätska och som fast is ger vätebindningsbildningen mellan vattenmolekylerna den attraktiva kraften att hålla samman molekylmassan. Intermolekylär vätebindning är ansvarig för vattenets höga kokpunkt, eftersom det ökar mängden energi som krävs för att bryta bindningarna innan kokning kan börja. Vätebindning tvingar vattenmolekyler att bilda kristaller när det fryser. Eftersom de positiva och negativa ändarna av vattenmolekylerna måste orientera sig i en grupp som tillåter de positiva ändarna att locka till sig negativa ändar av molekylerna, iskristallens eller ramverket av iskristallen är inte lika tätt sammansatt som vätskeformen och låter isen flyta in vatten.
3D-strukturen hos proteiner är mycket viktig i biologiska reaktioner såsom de som involverar enzymer där formen på ett eller flera proteiner måste passa in i öppningar i enzymer som en lås och nyckel mekanism. Vätebindning gör att dessa proteiner kan böjas, vikas och passa in i olika former efter behov som bestämmer proteinets biologiska aktivitet. Detta är mycket viktigt i DNA eftersom bildandet av vätebindningar gör det möjligt för molekylen att ta sin dubbla helixbildning.