Waterstofbinding vindt plaats wanneer een waterstofatoom dat covalent gebonden is aan een elektronegatief atoom (zoals N, O of F) interageert met een ander elektronegatief atoom. Het elektronegatieve atoom trekt de elektronenwolk van de waterstofbrug aan, waardoor een gedeeltelijk positieve lading op het waterstofatoom ontstaat en een gedeeltelijk negatieve lading op het elektronegatieve atoom. Deze elektrostatische aantrekkingskracht tussen het waterstofatoom en het elektronegatieve atoom vormt de waterstofbrug.

Waterstofbinding is aanwezig in veel moleculen, waaronder water, alcoholen en carbonzuren. Het is ook aanwezig in veel biologische moleculen, zoals eiwitten en nucleïnezuren. Waterstofbinding is belangrijk voor veel eigenschappen van moleculen, waaronder hun oplosbaarheid, kookpunt en smeltpunt. Het speelt ook een rol in de structuur en functie van biologische moleculen.

De voorwaarden die nodig zijn voor waterstofbruggen zijn:

- De aanwezigheid van een elektronegatief atoom (N, O of F)

- Een covalente binding tussen het waterstofatoom en het elektronegatieve atoom

- Een eenzaam elektronenpaar op het elektronegatieve atoom dat kan interageren met het waterstofatoom

Waterstofbinding komt ook vaker voor in polaire moleculen, wat betekent dat ze aan het ene uiteinde een gedeeltelijk positieve lading hebben en aan het andere uiteinde een gedeeltelijk negatieve lading. Dit komt omdat de gedeeltelijke ladingen helpen het waterstofatoom en het elektronegatieve atoom naar elkaar toe te trekken.