Un enlace de hidrógeno es un enlace relativamente débil que los átomos de hidrógeno forman con los átomos electronegativos nitrógeno, oxígeno o flúor. Los enlaces de hidrógeno son más débiles que los enlaces iónicos, covalentes y metálicos, pero siguen siendo levemente fuertes por derecho propio, con una energía típicamente entre 5 y 30 kJ / mol. Por el contrario, los enlaces covalentes débiles tienen una energía de aproximadamente 155 kJ / mol. El enlace de hidrógeno puede ser un enlace intermolecular (entre moléculas) o intramolecular (entre diferentes partes de una molécula). Este tipo de enlace puede ocurrir tanto en moléculas orgánicas, como el ADN, como en moléculas inorgánicas, como el agua. Los enlaces de hidrógeno son parcialmente responsables de la compleja estructura secundaria y terciaria de las proteínas.
El ejemplo más ubicuo y simple de enlace de hidrógeno está en el agua, donde cada molécula de agua está unida a cuatro moléculas de agua adyacentes a través de enlaces de hidrógeno. El átomo de oxígeno en cada molécula de agua tiene dos electrones solitarios para ofrecer, que se unen rápidamente a los átomos de hidrógeno de otras moléculas de agua. Además, los dos átomos de hidrógeno unidos a cada enlace de oxígeno a las moléculas de oxígeno en las moléculas de agua adyacentes. Esta unión intermolecular es responsable del punto de ebullición relativamente alto del agua. El agua tiene un punto de ebullición extremadamente alto en relación con los materiales que consisten en moléculas de tamaño similar. Si estos enlaces no existieran, el agua herviría a una temperatura similar al dióxido de carbono (que hierve a -78 ° C o -108.4 ° F) y la vida como la conocemos sería imposible.
Un enlace de hidrógeno consta de un aceptor de enlace de hidrógeno, el átomo objetivo, y un donante de enlace de hidrógeno, el propio átomo de hidrógeno. A veces, en moléculas como el cloroformo (CHCl3), el carbono puede participar en los enlaces de hidrógeno, especialmente cuando está rodeado por átomos electronegativos como el cloro. Un enlace de hidrógeno es inusual y a menudo se denomina interacción dipolo-dipolo electrostática (una interacción intermolecular débil), aglutinando a más enlaces transitorios causados por fluctuaciones cuánticas momentáneas en la carga eléctrica, pero también tiene muchas características de los enlaces covalentes mucho más fuertes, donde las nubes de electrones se superponen directamente. Estas características incluyen la direccionalidad, la fuerza, las distancias interatómicas de producción más cortas que las típicas en las interacciones transitorias de van der Waals y un número limitado de compañeros de interacción, lo que es diagnóstico de vínculos más fuertes.
La longitud de los enlaces de hidrógeno varía según la fuerza del enlace, la temperatura y la presión. La fuerza de la unión también depende de varios factores, que incluyen la temperatura, el ángulo de unión, la presión y el entorno. En agua, la longitud típica de un enlace de hidrógeno es 1.97 Å (197 pm).