Hidroksil je spoj dveh atomov, enega vodikovega in enega kisikovega, ki delujeta kot ena enota s kovalentno vezjo. Lahko obstaja bodisi kot nevtralen del večje molekule ali pa se bolj ohlapno drži v ionski obliki in nosi dodaten elektron, ki se nahaja na kisiku. Obe vrsti hidroksila sta precej reaktivni in uporabni za kemika. Hidroksil je nujno potreben za življenje.
Ioni alkalijskih kovin, ki vključujejo natrij ali kalij, tvorijo močne kemične baze, ko so vezani na hidroksilne ione. Nekateri primeri teh so natrijev hidroksid in kalijev hidroksid. Sprememba imena v hidroksid odraža dejstvo, da kisik ob raztapljanju v vodi nosi zgoraj omenjeni dodatni elektron.
Hidroksidi nevtralizirajo kisline, da tvorijo spojine, imenovane soli. Nastane tudi molekula vode. Tako natrijev hidroksid reagira s klorovodikovo kislino, da nastane navadna namizna sol in voda.
V organski kemiji je hidroksilna skupina del struktur alkoholov, sladkorjev in fenolov. Kot v primeru anorganskih kislinsko-baznih reakcij, hidroksil daje organskim spojinam mero reaktivnosti, kar omogoča kemične spremembe. Dve molekuli etanola, alkohola, ki ga najdemo v vinu in pivu, se z dehidracijo združita v eno molekulo etra, ki je bila uporabljena pri kirurških posegih v 19. stoletju. Organske spojine, ki vsebujejo dve hidroksilni skupini na molekulo, reagirajo s tistimi, ki vsebujejo dve kislinski skupini, da tvorijo poliestrske ostanke, ki se uporabljajo v steklenicah, pnevmatikah, oblačilih in tekstilu.
Ena zelo posebna zmogljivost hidroksilne skupine je njena sposobnost, da poleg kovalentne vezi s kisikom in njene vezi z drugimi atomi prek kisika tvori šibke vodikove vezi. V vodi se te vodikove vezi tvorijo med atomom vodika in drugimi bližnjimi atomi. Pri tem sodeluje tudi atom kisika. Kristal topne trdne snovi, kot je srebrov nitrat, če ga damo v čisto vodo, se bo deloma hitro raztopil, ker vodikovi atomi vlečejo najbolj zunanje nitratne ione, kisikovi atomi pa srebrove ione.
Na nobenem področju hidroksil ni pomembnejši od tistega v živih organizmih. Vodikove vezi vplivajo na razdaljo in konfiguracijo okoliških molekul. Ko se spremeni v led, ima voda manj gosto strukturo kot tekoča voda. To pomeni, da je led lažji od vode, zato lebdi na vodi.
Če bi bila zamrznjena voda bolj gosta od njene tekoče oblike, kot velja za večino snovi, bi zmrznila in potonila ter nikoli več ne bi prejela sončnih žarkov, da bi se odtalila. Tekočina, ki je ostala nad ledom, bi postopek ponovila. Sčasoma bi številni bazeni vode postali trden led.
Poleg tega anorganska molekula vode ohranja življenje. Voda vsebuje največji odstotek hidroksila od katere koli spojine. Druga kemikalija, ki je absolutno bistvena za življenje, je DNK, včasih imenovana “nit življenja”. DNK ima kot hrbtenico svoje strukture dolge verige, ki izhajajo iz sladkorjev, ki vsebujejo hidroksil, in fosfatnih skupin, ki vsebujejo hidroksil.
To so sladkorji, fosfatne skupine pa so povezane z estrskimi vezmi, ki prav tako prihajajo iz hidroksilnih skupin. DNK določa in vsebuje večino dednih lastnosti rastlin in živali, vključno z ljudmi. Tako je hidroksil ena najpomembnejših struktur, ki jih najdemo v laboratoriju in v naravi.