Hidroxilul este unirea a doi atomi, unul de hidrogen și unul de oxigen, acționând ca o singură unitate prin legături covalente. Poate exista fie ca parte neutră a unei molecule mai mari, fie poate fi ținută mai liber sub formă ionică, purtând un electron suplimentar situat pe oxigenul său. Ambele soiuri de hidroxil sunt destul de reactive și utile pentru chimist. Hidroxilul este absolut esențial pentru viață.
Ionii de metale alcaline care includ sodiu sau potasiu formează baze chimice puternice atunci când sunt atașați de ioni de hidroxil. Câteva exemple dintre acestea sunt hidroxidul de sodiu și hidroxidul de potasiu. Schimbarea numelui în hidroxid reflectă faptul că, la dizolvarea în apă, oxigenul poartă electronul suplimentar menționat mai sus.
Hidroxizii neutralizează acizii formând compuși numiți săruri. Se formează și o moleculă de apă. Astfel, hidroxidul de sodiu reacţionează cu acidul clorhidric pentru a forma sare obişnuită de masă plus apă.
În chimia organică, gruparea hidroxil face parte din structurile alcoolilor, zaharurilor și fenolilor. Ca și în cazul reacțiilor anorganice acid-bază, hidroxilul conferă o măsură de reactivitate compușilor organici, permițând schimbarea chimică. Două molecule de etanol, alcoolul găsit în vin și bere, se combină prin deshidratare pentru a produce o moleculă de eter, care a fost folosită în procedurile chirurgicale din secolul al XIX-lea. Compușii organici care conțin două grupări hidroxil pe moleculă reacţionează cu cei care conțin două grupări acide pentru a forma reziduuri de poliester care sunt utilizate în sticle, anvelope, îmbrăcăminte și textile.
O capacitate foarte specială a grupului hidroxil este capacitatea sa de a forma legături slabe de hidrogen pe lângă legătura sa covalentă cu oxigenul și legătura sa cu alți atomi prin oxigen. În apă, aceste legături de hidrogen se formează între atomul de hidrogen și alți atomi din apropiere. Ia parte și atomul de oxigen. Un cristal de solid solubil, cum ar fi nitratul de argint, dacă este plasat în apă pură, se va dizolva rapid, parțial, deoarece atomii de hidrogen trag de ionii de azotat cei mai exteriori, iar atomii de oxigen trag de ionii de argint.
În nicio zonă hidroxil nu este mai important decât cel al organismelor vii. Legăturile de hidrogen influențează distanța și configurația moleculelor din jur. La transformarea în gheață, apa adoptă o structură mai puțin densă decât cea a apei lichide. Aceasta înseamnă că gheața este mai ușoară decât apa, așa că plutește pe apă.
Dacă apa înghețată ar fi mai densă decât forma sa lichidă, așa cum este cazul majorității substanțelor, ar îngheța și s-ar scufunda și nu ar mai primi niciodată razele soarelui pentru a se dezgheța din nou. Lichidul care a rămas deasupra gheții va repeta procesul. În cele din urmă, multe bazine de apă ar deveni gheață solidă.
În plus, molecula anorganică de apă este de susținere a vieții. Apa conține cel mai mare procent de hidroxil dintre orice compus. O altă substanță chimică absolut esențială pentru viață este ADN-ul, numit uneori „firul vieții”. ADN-ul are ca coloană vertebrală a structurii sale lanțuri lungi derivate din zaharuri care conțin hidroxil și grupări fosfat care conțin hidroxil.
Acestea sunt zaharuri, iar grupările fosfat sunt conectate prin legături esterice, care provin și din grupări hidroxil. ADN-ul determină și conține majoritatea trăsăturilor ereditare ale plantelor și animalelor, inclusiv ale oamenilor. Astfel, un hidroxil este una dintre cele mai importante structuri găsite în laborator și în natură.