Το υδροξύλιο είναι η ένωση δύο ατόμων, ενός υδρογόνου και ενός οξυγόνου, που ενεργούν ως ενιαία μονάδα μέσω ομοιοπολικού δεσμού. Μπορεί να υπάρχει είτε ως ουδέτερο μέρος ενός μεγαλύτερου μορίου είτε μπορεί να συγκρατείται πιο χαλαρά σε ιοντική μορφή, μεταφέροντας ένα επιπλέον ηλεκτρόνιο που βρίσκεται στο οξυγόνο του. Και οι δύο ποικιλίες υδροξυλίου είναι αρκετά αντιδραστικές και χρήσιμες για τον χημικό. Το Hydroxyl είναι απολύτως απαραίτητο για τη ζωή.
Τα ιόντα αλκαλιμετάλλων που περιλαμβάνουν νάτριο ή κάλιο σχηματίζουν ισχυρές χημικές βάσεις όταν συνδέονται με ιόντα υδροξυλίου. Μερικά παραδείγματα αυτών είναι το υδροξείδιο του νατρίου και το υδροξείδιο του καλίου. Η αλλαγή του ονόματος σε υδροξείδιο αντανακλά το γεγονός ότι κατά τη διάλυση στο νερό, το οξυγόνο μεταφέρει το πρόσθετο ηλεκτρόνιο που αναφέρθηκε παραπάνω.
Τα υδροξείδια εξουδετερώνουν τα οξέα για να σχηματίσουν ενώσεις που ονομάζονται άλατα. Σχηματίζεται επίσης ένα μόριο νερού. Έτσι, το υδροξείδιο του νατρίου αντιδρά με το υδροχλωρικό οξύ για να σχηματίσει συνηθισμένο επιτραπέζιο αλάτι συν νερό.
Στην οργανική χημεία, η ομάδα υδροξυλίου είναι μέρος των δομών των αλκοολών, των σακχάρων και των φαινολών. Όπως και στην περίπτωση των αντιδράσεων ανόργανου οξέος-βάσης, το υδροξύλιο προσδίδει ένα μέτρο αντιδραστικότητας σε οργανικές ενώσεις, επιτρέποντας χημική αλλαγή. Δύο μόρια αιθανόλης, η αλκοόλη που βρίσκεται στο κρασί και την μπύρα, συνδυάζονται με αφυδάτωση για να παράγουν ένα μόριο αιθέρα, το οποίο χρησιμοποιήθηκε σε χειρουργικές επεμβάσεις του 19ου αιώνα. Οργανικές ενώσεις που περιέχουν δύο ομάδες υδροξυλίου ανά μόριο αντιδρούν με αυτές που περιέχουν δύο ομάδες οξέος για να σχηματίσουν υπολείμματα πολυεστέρα που χρησιμοποιούνται σε μπουκάλια, ελαστικά, ρούχα και υφάσματα.
Μια πολύ ιδιαίτερη ικανότητα της ομάδας υδροξυλίου είναι η ικανότητά της να σχηματίζει ασθενείς δεσμούς υδρογόνου εκτός από τον ομοιοπολικό δεσμό της με το οξυγόνο και τον δεσμό της με άλλα άτομα μέσω του οξυγόνου. Στο νερό, αυτοί οι δεσμοί υδρογόνου σχηματίζονται μεταξύ του ατόμου υδρογόνου και άλλων κοντινών ατόμων. Συμμετέχει και το άτομο οξυγόνου. Ένας κρύσταλλος διαλυτού στερεού, όπως ο νιτρικός άργυρος, εάν τοποθετηθεί σε καθαρό νερό, θα διαλυθεί γρήγορα εν μέρει επειδή τα άτομα υδρογόνου έλκουν τα εξώτατα νιτρικά ιόντα και τα άτομα οξυγόνου ρυμουλκούν τα ιόντα αργύρου.
Σε κανένα τομέα το υδροξύλιο δεν είναι πιο σημαντικό από αυτό των ζωντανών οργανισμών. Οι δεσμοί υδρογόνου επηρεάζουν την απόσταση και τη διαμόρφωση των γύρω μορίων. Όταν μετατρέπεται σε πάγο, το νερό υιοθετεί μια λιγότερο πυκνή δομή από αυτή του υγρού νερού. Αυτό σημαίνει ότι ο πάγος είναι ελαφρύτερος από το νερό, επομένως επιπλέει στο νερό.
Αν το παγωμένο νερό ήταν πιο πυκνό από την υγρή του μορφή, όπως συμβαίνει με τις περισσότερες ουσίες, θα παγώσει και θα βυθιζόταν και δεν θα δεχόταν ποτέ ξανά τις ακτίνες του ήλιου για να ξεπαγώσει. Το υγρό που παρέμενε πάνω από τον πάγο θα επαναλάμβανε τη διαδικασία. Τελικά, πολλές δεξαμενές νερού θα γίνονταν στερεός πάγος.
Επιπλέον, το ανόργανο μόριο του νερού συντηρεί τη ζωή. Το νερό περιέχει το μεγαλύτερο ποσοστό υδροξυλίου από οποιαδήποτε ένωση. Μια άλλη απολύτως απαραίτητη χημική ουσία για τη ζωή είναι το DNA, που μερικές φορές αποκαλείται «το νήμα της ζωής». Το DNA έχει ως τη ραχοκοκαλιά της δομής του, μακριές αλυσίδες που προέρχονται από σάκχαρα που περιέχουν υδροξύλιο και φωσφορικές ομάδες που περιέχουν υδροξύλιο.
Αυτά είναι σάκχαρα και οι φωσφορικές ομάδες συνδέονται με εστερικούς δεσμούς, οι οποίοι επίσης προέρχονται από ομάδες υδροξυλίου. Το DNA καθορίζει και περιέχει τα περισσότερα από τα κληρονομικά χαρακτηριστικά των φυτών και των ζώων, συμπεριλαμβανομένων των ανθρώπων. Έτσι, ένα υδροξύλιο είναι μια από τις πιο σημαντικές δομές που βρίσκονται στο εργαστήριο και στη φύση.