一个水分子是由1个氧原子与2个氢原子结合在一起构成的，即所谓的“一氧化二氢”（H2O）。为什么水分子会以这种“1+2”、而不是“1+3”的方式组合在一起的呢？
简单地说，氧原子最外层有6个电子，对于氧原子来说，最外层拥有8个电子，是最稳定的。而对于氢原子来说，最外层拥有两个电子时是最稳定的。当2个氢原子与1个氧原子相遇的时候，就会发生为了获得最稳定的外壳层的电子数，1个氧原子会拿出2个电子与每1个氢原子共享其中的1个电子。作为交换，氢原子也要把自己仅有的1个电子与氧原子共享。这样，1个氧原子就额外得到了2个共享的电子，拥有了稳定的8个电子的外壳层。同时，2个氢原子也都获得了1个氧原子共享给自己的电子，同样拥有了2个电子的稳定外壳。这就是双赢原则。
虽然共享电子的个数是公平的，但是因为氧原子是拥有8个带正电质子的原子核，因此它要比拥有1个质子的氢原子核具有更大的正电吸引力，所以名义上虽说是共享了电子，但是，实际上氧原子占据了共享给氢的2个电子，以及氢原子共享给自己的2个电子每一个电子的70%（百分比为比喻说明）的“身体”，只留给了每一个氢原子两个30%的电子的“身体”。
当发生这种不公平的强占后，就出现了一种情况：由于1个氢原子被夺去了过多的负电性，而让自己所带的电性变得不平衡了，即氢原子的质子带的正电量是1，而由于被氧原子过多地剥夺了负电子的“电量”，因此氢原子核所能够得到的两个0.3的负电是0.6（数字仅为简化说明），这样对于一个氢原子来说，它就多出了0.4的正电。由于氧原子多得到了两个氢原子0.4的负电，因此让它就带有0.8的负电。
这时，一个水分子就成为一头带正电的氢原子和一头带负电的氧原子的“小磁铁”。因此，一滴水就如同是一堆小磁铁互相吸引聚集在一起。这就是氢键形成的机制和它起作用的方式。氢键与其他种类的化学键都不同，它是一种特殊情况的键（如图3-2所示）。
图3-2 一个极化的水分子模拟图
为什么你可以用牙签提起一滴水，却无法用筷子提起一杯水呢？原因很简单，这种静电力的力量很有限，当其总的自重体积超过一定的量度时，地球的引力就会强过这种吸引力，让水滴坠落到地上。