Deux molécules d'eau peuvent réagir pour former un ion hydronium et un ion hydroxyde. Cette réaction est exprimée par la formule chimique 2H2O(l) -> H3O+(aq) + OH?(aq), H3O+ est l'ion hydronium et OH- est l'ion hydroxyde.
Cette réaction est connue sous le nom de réaction de dissociation, qui pour deux molécules d'eau s'appelle l'auto-ionisation de l'eau et se produit en raison d'une attraction électrique appelée liaison hydrogène. Au cours de la réaction, des électrons sont échangés pour former un électron chargé positivement et un électron chargé négativement. Dans l'eau, cette réaction se produit constamment en petit nombre dans les deux sens, car l'ion hydronium et l'ion hydroxyde peuvent réagir pour former deux molécules d'eau.