由同種分子結合成較復雜的分子，但又不引起化學性質改變，這種現象叫做分子締合。HF、NH₃、H₂O等分子容易發生分子締合，主要原因是形成了氫鍵。形成的分子叫締合分子。分子發生締合時放熱。水分子發生締合，xH₂O締合（H₂O）x 熱量。在固態時，大量水分子以氫鍵互相連接成巨型締合分子。其中每個氧原子跟兩個氫原子緊靠，形成O－H鍵（鍵長為101pm，鍵角為109°28' ，比原來104.5°稍稍擴張），而跟另外兩個氫原子相距很遠，形成鍵長276pm的氫鍵。這個結構向空間無限周期性地延伸，就形成冰晶體。冰的結構比較疏松，出現密度比水小的特殊性質。當冰熔化成液態水時，部分氫鍵遭到破壞，部分締合作用消除，但仍有許多運動自由的、以氫鍵結合的小集團（x=2，3，4，…），不斷地變動、改組，且可堆積得較為緊密。因此冰熔化時體積反而縮小。在氣態時，締合作用完全消失，水就以單個分子存在。分子締合作用除了形成氫鍵的原因外，還可以通過極性分子中偶極的相互作用，以及通過形成配位鍵（如AlCl₃二聚體）而締合。