El hidroxilo es la unión de dos átomos, uno de hidrógeno y otro de oxígeno, que actúan como una sola unidad a través de enlaces covalentes. Puede existir como una parte neutra de una molécula más grande o puede mantenerse más libremente en forma iónica, llevando un electrón adicional ubicado en su oxígeno. Ambas variedades de hidroxilo son bastante reactivas y útiles para el químico. El hidroxilo es absolutamente esencial para la vida.
Los iones de metales alcalinos que incluyen sodio o potasio forman fuertes bases químicas cuando se unen a iones hidroxilo. Algunos ejemplos de estos son el hidróxido de sodio y el hidróxido de potasio. El cambio de nombre a hidróxido refleja el hecho de que al disolverse en agua, el oxígeno transporta el electrón adicional mencionado anteriormente.
Los hidróxidos neutralizan los ácidos para formar compuestos llamados sales. También se forma una molécula de agua. Por tanto, el hidróxido de sodio reacciona con el ácido clorhídrico para formar sal de mesa ordinaria más agua.
En química orgánica, el grupo hidroxilo forma parte de las estructuras de alcoholes, azúcares y fenoles. Como en el caso de las reacciones ácido-base inorgánicas, el hidroxilo imparte una medida de reactividad a los compuestos orgánicos, lo que permite el cambio químico. Dos moléculas de etanol, el alcohol que se encuentra en el vino y la cerveza, se combinan por deshidratación para producir una molécula de éter, que se utilizó en procedimientos quirúrgicos del siglo XIX. Los compuestos orgánicos que contienen dos grupos hidroxilo por molécula reaccionan con los que contienen dos grupos ácidos para formar residuos de poliéster que se utilizan en botellas, neumáticos, prendas de vestir y textiles.
Una capacidad muy especial del grupo hidroxilo es su capacidad para formar enlaces de hidrógeno débiles además de su enlace covalente con el oxígeno y su enlace con otros átomos a través del oxígeno. En el agua, estos enlaces de hidrógeno se forman entre el átomo de hidrógeno y otros átomos cercanos. También interviene el átomo de oxígeno. Un cristal de sólido soluble, como el nitrato de plata, si se coloca en agua pura, se disolverá rápidamente en parte porque los átomos de hidrógeno tiran de los iones de nitrato más externos y los átomos de oxígeno tiran de los iones de plata.
En ningún área el hidroxilo es más importante que el de los organismos vivos. Los enlaces de hidrógeno influyen en la distancia y la configuración de las moléculas circundantes. Al convertirse en hielo, el agua adopta una estructura menos densa que la del agua líquida. Esto significa que el hielo es más liviano que el agua, por lo que flota sobre el agua.
Si el agua congelada fuera más densa que su forma líquida, como es el caso de la mayoría de las sustancias, se congelaría y hundiría y nunca recibiría los rayos del sol para descongelarse nuevamente. El líquido que quedaba por encima del hielo repetiría el proceso. Eventualmente, muchos charcos de agua se convertirían en hielo sólido.
Además, la molécula inorgánica del agua sustenta la vida. El agua contiene el mayor porcentaje de hidroxilo de cualquier compuesto. Otro químico absolutamente esencial para la vida es el ADN, a veces llamado «el hilo de la vida». El ADN tiene como columna vertebral de su estructura cadenas largas derivadas de azúcares que contienen hidroxilo y grupos fosfato que contienen hidroxilo.
Estos son azúcares y los grupos fosfato están conectados por enlaces éster, que también provienen de grupos hidroxilo. El ADN determina y contiene la mayoría de los rasgos hereditarios de plantas y animales, incluidos los humanos. Por tanto, un hidroxilo es una de las estructuras más importantes que se encuentran en el laboratorio y en la naturaleza.