As ligações de hidrogênio se formam devido à atração entre um átomo de hidrogênio levemente positivo de uma molécula e o átomo levemente negativo de outra molécula. Diferenças na eletronegatividade entre o átomo de hidrogênio e o outro átomo ou átomos do molécula levam a essas cargas parcialmente positivas e parciais negativas.
O hidrogênio forma ligações covalentes com átomos não metálicos; isso significa que os dois átomos compartilham elétrons um com o outro. O hidrogênio não tem uma forte atração por elétrons, então sua eletronegatividade é bastante baixa. O não metal geralmente tem uma atração ou afinidade maior pelos elétrons; portanto, o átomo não metálico é mais eletronegativo do que o átomo de hidrogênio. Os elétrons compartilhados passam mais tempo no lado do átomo não metálico e menos tempo com o hidrogênio. Esse compartilhamento desigual de elétrons leva a uma carga parcial positiva na porção de hidrogênio da molécula e a uma carga parcial negativa no outro átomo. A região positiva parcial de uma molécula atrai a área positiva parcial de outra molécula dentro do composto, e uma ligação fraca chamada ligação de hidrogênio se forma.
A ligação de hidrogênio contribui para uma série de características físicas dos compostos, como pontos de ebulição mais altos e maior viscosidade. Embora seja uma força relativamente fraca, que equivale a apenas cerca de 5 por cento da força de uma ligação covalente, as ligações de hidrogênio tornam-se fortes em número. As ligações de hidrogênio mantêm os líquidos na forma líquida em uma faixa de temperatura mais ampla do que o esperado, o que significa que os líquidos contendo ligações de hidrogênio congelam em temperaturas mais baixas e fervem em temperaturas mais altas do que outros líquidos. Os efeitos da ligação de hidrogênio são vistos nas propriedades da água, como a coesão que faz com que a água forme esferas, a adesão onde a água se agarra a outras substâncias como o solo e a tensão superficial que permite que os insetos andem na superfície da água.
