Водневий зв’язок утворюється, коли позитивний кінець однієї молекули притягується до негативного кінця іншої. Концепція подібна до магнітного притягання, де притягуються протилежні полюси. У водню є один протон і один електрон. Це робить водень електрично позитивним атомом, оскільки він має дефіцит електронів. Він прагне додати ще один електрон до своєї енергетичної оболонки, щоб стабілізувати його.
Для розуміння того, як утворюється водневий зв’язок, важливі два терміни: електронегативність та диполь. Електронегативність - міра тенденції атома притягувати до себе електрони, утворюючи зв’язок. Диполь - це поділ позитивних і негативних зарядів у молекулі. Діполь-дипольна взаємодія - це сила притягання між позитивним кінцем однієї полярної молекули та негативним кінцем іншої полярної молекули.
Водень найчастіше привертає більше електронегативних елементів, ніж він сам, таких як фтор, вуглець, азот або кисень. Диполь утворюється в молекулі, коли водень утримує більш позитивний кінець заряду, поки його електрон втягується до електронегативного елемента, де негативний заряд буде більшим концентрований.
Водневі зв’язки слабкіші за ковалентні або іонні зв’язки, оскільки вони легко утворюються та руйнуються в біологічних умовах. Молекули, які мають неполярні ковалентні зв’язки, не утворюють водневих зв’язків. Але будь-яка сполука, яка має полярні ковалентні зв’язки, може утворювати водневий зв’язок.
Утворення водневих зв’язків є важливим у біологічних системах, оскільки зв’язки стабілізуються та визначають структуру та форму великих макромолекул, таких як нуклеїнові кислоти та білки. Цей тип зв’язку відбувається в біологічних структурах, таких як ДНК і РНК. Цей зв’язок дуже важливий у воді, оскільки це сила, яка існує між молекулами води, щоб утримувати їх разом.
Як рідина, так і твердий лід, утворення водневого зв’язку між молекулами води забезпечує привабливу силу для утримання молекулярної маси. Міжмолекулярний водневий зв’язок відповідає за високу температуру кипіння води, оскільки він збільшує кількість енергії, необхідної для розриву зв’язків до початку кипіння. Водневий зв’язок змушує молекули води утворювати кристали, коли вона замерзає. Оскільки позитивний і негативний кінці молекул води повинні орієнтуватися в масив, що дозволяє позитивним кінцям притягувати негативні кінці молекул, решітка або каркас крижаного кришталю не настільки щільно зчеплені, як рідка форма, і дозволяє льоду плавати в води.
Тривимірна структура білків дуже важлива в біологічних реакціях, таких як реакції, що стосуються ферментів де форма одного або декількох білків повинна вписуватися у отвори в ферментах так само, як замок і ключ механізм. Водневий зв’язок дозволяє цим білкам згинатися, згортатися та впадати у різні форми за необхідності, що визначає біологічну активність білка. Це дуже важливо для ДНК, оскільки утворення водневих зв’язків дозволяє молекулі прийняти свою подвійну спіраль.