Ikatan hidrogen juga melengkapi air dengan sifat keistimewaannya, yaitu air lebih kental dalam wujud cair dibanding dalam wujud padat. Pada hakikatnya, hampir semua zat di bumi ini lebih kental dalam wujud padat dibanding dalam wujud cairnya. Akan tetapi, berbeda dengan zat-zat yang lain, air mengembang saat membeku (anomali air). Ini karena ikatan hidrogen mencegah molekul-molekul air untuk berikatan satu sama lain dengan sangat rapat, sehingga banyak celah yang tersisa diantara molekul-molekul tersebut. Ikatan hidrogen terputus apabila air berada dalam wujud cair, sehingga menyebabkan atom-atom oksigen lebih berdekatan satu sama lain dan membentuk sebuah struktur yang lebih kental.

Ini juga yang menyebabkan es lebih ringan dari air. Umumnya, jika seseorang melelehkan logam manapun dan ke dalam lelehan tersebut dimasukkan beberapa lempeng logam yang sama, maka lempeng-lempeng ini akan tenggelam langsung ke dasar. Akan tetapi, pada air hal yang terjadi berbeda. Gunung es yang beratnya ribuan ton akan terapung di atas air seperti gabus.

Molekul air bersifat dipol (memiliki 2 kutub), yang bermuatan negatif di oksigen atom , dan positif pada Hidrogen atom

Sehingga terjalin ikatan antara molekul air, yang dikenal dengan ikatan Hidrogen.

Es, IkanAir memiliki sifat yang unik dibandingkan dengan zat lain, umumnya benda lain memiliki masa jenis (Rho) yang besar dalam bentuk padat, tapi tidak dengan air.Pada suhu 4 C air memiliki masa jenis TERBESAR, pada bentuk cair. Bila suhu diturunkan masa jenisnya kembali MENGECIL,Fenomena ini dikenal dengan sifat anomali air...

ket; Dichte= masa jenis v= volumen

Air akan mulai membeku jika molekulnya tidak memiliki lagi cukup energi untuk melepaskan diri dari ikatan atom hidrogen (H). Pada 0C mulailah terbentuk ikatan-ikatan yang kuat, dimana setiap atom Oksigen (O) secara tetraedris dikelilingi oleh 4 atom Hidrogen(H).

Yang pada mulanya ikatan molekul air tidak erat, akhirnya menjadi suatu kristal yang bolong2 (cluster).Akibatnya air dalam fase padat (es) ini mengambil bentuk volume yang besar. Pertambahan volumenya hingga mencapai 10% masa jenisnya juga berkurang 10% (menjadi lebih ringan).. Perbandingan struktur air dan esStruktur air(dibawah)Setiap molekul terhubung ke 3-4 molekul yang lain melalui ikatan hidrogen

Struktur es(dibawah)Setiap molekul terhubung ke 4 molekul yang lain melalui ikatan hidrogen.Struktur es memilikitingkat kepadatan/masa jenis (density) yang lebih rendah

...itulah kenapa es (padat) dapat mengapung pada permukaan air :)

Sifat anomali air, menyebabkan suhu didasar sungai atau laut tidak kurang dari 4 C sehingga tidak terjadi proses pembekuan total

Animasi pengaruh perubahan suhu luar terhadap suhu air. Titik beku 0 C hanyalah berlaku pada air tawar (air yang tidak terkena campuran zat lain).Pada air laut titik beku dipengaruhi oleh kandungan kadar garam .Kandungan kadar garam lautan tidaklah sama. Garam dapat menurunkan titik beku air.Titik beku pada air laut dengan kadar garam sebanyak 3,5% adalah sekitar - 1,9CPerbedaan kadar garam didalam lautan juga meyebabkan air laut dapat bersirkulasi.

.....Selain itu ikan (di daerah kutub) tubuhnya dilengkapi dengan Protein yang dapat mencegah terjadinya pembentukan kristal es di sel darahnya, yang dikenal dengan Antifreeze-Proteine (AFP)...tanpa adanya AFP darah ikan akan membeku pada temperatur -0,9C.

Dua hal ini menyebabkan kenapa ikan masih dapat hidup dalam suhu air laut didaerah kutub yang berkisar -1,8 C...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 padaspektroskopi inframerah, dimana adanya ikatan hidrogen akan memperlebar stretching.[1]Tingginya titik didih H2O dibandingkan dengan senyawa hidrida lainnya dalam satu golongan dan tingginya titik didih HF dibandingkan senyawa hidrida lainnya dalam satu golongan merupakan fakta terjadinya ikatan hidrogen antara molekul H2O dan antara molekul HF. Kekuatan ikatan hidrogen sangat dipengaruhi oleh perbedaan elektonegativitas antara atom-atom dalam molekul.Semakin besar perbedaan elektronegativitasnya, semakin besar kekuatan ikatan hidrogen yang terbentuk.Oleh karena itu berdasarkan perbedaan elektronegatifannya maka ikatan hidrogen antar molekul HF > H2O > NH3, seharusnya titik didih HF lebih tinggi dari H2O dan NH3.

Namun fakta eksperimmen menunjukkan:Ternyata titik didih H2O lebih tinggi dari pada titik didih HF.Hal itu disebabkan karena tiap molekul air berpotensi membentuk empat ikatan hidrogen dengan molekul air sekelilingnya, maka titik didih H2O lebih tinggi dari titik didih senyawa HF meskipun ikatan hidrogen pada HF lebih kuat dari ikatan hidrogen pada H2O.

Pada hidrogen fluorida yang muncul adaleh kekurangan hidrogen sehingga tiap molekul HF hanya bisa membentuk satu ikatan hidrogen dangen molekul HF yang lainnya. Pada kasus amonia, jumlah ikatan hidrogen dibatasi oleh fakta bahwa tiap atom nitrogen hanya mempunyai satu pasang elektron.

Air dapat digambarkan sempurna sebagai sistem ikatan yang sempurna karena pada tiap molekul air terdapat 2 pasang elektron bebas dan 2 atom hidrogen. Oleh karena itu tiap molekul air dapat membentuk empat ikatan hidrogen dengan molekul air disekelilingnya.jadi sampai sekarang kita tahu bahwa titik didih H2O>HF>NH3 berdasarkan percobaan.

Ikatan hidrogen merupakan gaya tarik menarik antara atom H dengan atom lain yang mempunyaikeelektronegatifan besar pada satu molekul dari senyawa yang sama. Ikatan hidrogen merupakanikatan yang paling kuat dibandingkan dengan ikatan antar molekul lain, namun ikatan ini masihlebih lemah dibandingkan dengan ikatan kovalen maupun ikatan ion.Ikatan hidrogen ini terjadi pada ikatan antara atom H dengan atom N, O, dan F yang memilikipasanganelektronbebas.Hidrogendarimolekullainakanbereaksidenganpasanganelektronbebasinimembentuksuatuikatanhidrogendenganbesarikatanbervariasi.Kekuatanikatanhidrogen ini dipengaruhi oleh beda keelektronegatifan dari atom-atom penyusunnya. Semakinbesar perbedaannya semakin besar pula ikatan hidrogen yang dibentuknya.Kekuatan ikatan hidrogen ini akan mempengaruhi titik didih dari senyawa tersebut. Semakinbesarperbedaankeelektronegatifannyamakaakansemakinbesartitikdidihdarisenyawatersebut. Namun, terdapat pengecualian untuk H2O yang memiliki dua ikatan hidrogen tiapmolekulnya. Akibatnya, titik didihnya paling besar dibanding senyawa dengan ikatan hidrogenlain, bahkan lebih tinggi dari HF yang memiliki beda keelektronegatifan terbesar.