I legami idrogeno si formano tra un atomo di idrogeno legato covalentemente a un atomo elettronegativo come azoto, ossigeno o fluoro e un altro atomo elettronegativo con una coppia solitaria di elettroni come azoto, ossigeno o fluoro. Nell'acqua, gli atomi di ossigeno elettronegativi di due molecole d'acqua possono impegnarsi in legami idrogeno (l'H di una molecola d'acqua e l'O dell'altra). Ciò porta a una rete tridimensionale di molecole d'acqua che le conferiscono proprietà uniche, come l'elevata tensione superficiale e l'elevata capacità termica specifica.