Eine Wasserstoffbrückenbindung entsteht, wenn ein schwach positives Wasserstoffatom, das bereits an ein elektronegatives Atom gebunden ist (z. B. der Sauerstoff im Wassermolekül), von einem anderen elektronegativen Atom eines anderen polaren Moleküls, wie z. B. Wasser (H₂O), Fluorwasserstoff (HF) oder Ammoniak (NH₃), angezogen wird. Der große Elektronegativitätsunterschied zwischen dem H-Atom (2,1) und dem Atom, an das es gebunden ist (4,0 für ein F-Atom, 3,5 für ein O-Atom oder 3,0 für ein N-Atom), kombiniert mit der sehr geringen Größe eines H-Atoms, führt zu einer ungleichen Verteilung der Ladungen zwischen dem Wasserstoffatom und dem elektronegativen Atom. Dies führt dazu, dass das Wasserstoffatom teilweise positiv und das elektronegative Atom teilweise negativ wird. So werden Moleküle mit F-H-, O-H- oder N-H-Anteilen stark von ähnlichen Anteilen benachbarter Moleküle angezogen und bilden eine besonders starke Dipol-Dipol-Anziehung, die als Wasserstoffbrückenbindung bezeichnet wird.

Wasserstoffbrückenbindungen haben einen ausgeprägten Einfluss auf die Eigenschaften von Flüssigkeiten und Feststoffen. Zum Beispiel sind der Schmelzpunkt und der Siedepunkt von Methylamin (CH₃NH₂) größer als der von Ethan (CH₃CH₃), obwohl beide in Größe und Masse ähnlich sind. Im Gegensatz zu Ethan besitzt Methylamin eine -NH-Gruppe, die es ihm ermöglicht, Wasserstoffbrückenbindungen zu bilden und die intermolekularen Kräfte zwischen den Molekülen zu erhöhen, wodurch schließlich der Schmelz- und Siedepunkt angehoben wird.

Wasserstoffbrückenbindungen sind in der Natur weit verbreitet, wie z. B. die DNA, die genetische Informationen enthält und in jedem Organismus vorkommt. Jedes Basenpaar der DNA wird durch Wasserstoffbrückenbindungen über drei Wasserstoffbrückenbindungen gebildet. Diese komplementäre Basenpaarung trägt zur Form und Stabilität der doppelhelikalen DNA-Struktur bei.

Dieser Text ist eine Adaption von Openstax, Anatomie und Physiologie 2e, Abschnitt 2.2: Chemische Bindungen und <a href="https://openstax.org/books/anatomy-and-physiology-2e/pages/">Openstax, Chemie 2e, Abschnitt 10.1: Intermolekulare Kräfte