Ikatan hidrogen adalah sejenis gaya tarik antarmolekul atau antar dipol-dipol yang terjadi antara dua muatan listrik parsial dengan polaritas yang berlawanan. Walaupun lebih kuat dari kebanyakan gaya antarmolekul, ikatan hidrogen jauh lebih lemah dari ikatan kovalen dan ikatan ion. Dalam makromolekul seperti protein dan asam nukleat, ikatan ini dapat terjadi antara dua bagian dari molekul yang sama dan berperan sebagai penentu bentuk molekul keseluruhan yang penting.
Ikatan hidrogen terjadi ketika sebuah molekul memiliki atom N, O, atau F yang mempunyai pasangan elektron bebas (lone pair electron). Hidrogen dari molekul lain akan berinteraksi dengan pasangan elektron bebas ini membentuk suatu ikatan hidrogen dengan besar ikatan bervariasi mulai dari yang lemah (1-2 kJ mol−1) hingga tinggi (>155 kJ mol−1).
Kekuatan ikatan hidrogen ini dipengaruhi oleh perbedaan elektronegativitas antara atom-atom dalam molekul tersebut. Semakin besar perbedaannya, semakin besar ikatan hidrogen yang terbentuk.
Ikatan hidrogen memengaruhi titik didih suatu senyawa. Semakin besar ikatan hidrogennya, semakin tinggi titik didihnya. Namun, khusus pada air (H2O), terjadi dua ikatan hidrogen pada tiap molekulnya. Akibatnya jumlah total ikatan hidrogennya lebih besar daripada asam florida (HF) yang seharusnya memiliki ikatan hidrogen terbesar (karena paling tinggi perbedaan elektronegativitasnya) sehingga titik didih air lebih tinggi daripada asam florida.
Ikatan hidrogen juga sangat berpengaruh pada spektroskopi. Contoh yang paling nyata adalah pada spektroskopi inframerah, di mana adanya ikatan hidrogen akan memperlebar stretching.
Contoh Ikatan Hidrogen
Contoh yang paling banyak ditemui dan paling sederhana dari ikatan hidrogen dalam air, dimana setiap molekul air terikat pada empat molekul air yang berdekatan melalui ikatan hidrogen. Atom oksigen dalam tiap molekul air memiliki dua elektron tunggal yang ditawarkan, yang segera terikat dengan dengan atom hidrogen dalam molekul air lainnya. Selanjutnya, dua atom hidrogen yang terikat pada setiap ikatan oksigen ke molekul oksigen dalam molekul air yang berdekatan. Ikatan antarmolekul ini bertanggung jawab atas titik didih air yang relatif tinggi. Air memiliki titik didih yang sangat tinggi dibandingkan dengan bahan yang terdiri dari molekul dengan ukuran yang sama. Jika ikatan ini tidak ada, air akan mendidih pada suhu yang sama dengan karbon dioksida (yang mendidih pada -78 ° C atau -108,4 ° F) dan kehidupan seperti yang kita tahu itu tidak mungkin.
Gaya tarik antara molekul polar yang mengandung hidrogen dengan pasangan elektron bebas dari molekul oksigen. Pada ikatan polar setiap atom hidrogen bermuatan agak positif sehingga dapat menarik elektron. Ikatan hidrogen menyebabkan titik didih dan titik leleh air tinggi bila dibandingkan molekul lain yang kecil tapi molekulnya nonpolar.
Banyak senyawa organik (karboksilat) asam membentuk ikatan hidrogen dimer dalam keadaan padat. Beberapa gugus hidroksil memberikan banyak kesempatan untuk ikatan hidrogen dan mengarah pada viskositas tinggi zat-zat seperti gliserin dan sirup gula.