Apa este o moleculă neutră din punct de vedere electric care se poate forma prin combinarea ionilor de hidrogen și a ionilor de hidroxid, ca în reacțiile acido-bazice. Scrisă în stenografia chimiștilor, reacția este H+ și OH- → H2O. Aici, atomul de hidrogen singur este de fapt un ion, care nu poartă electroni negativi și, prin urmare, poartă o sarcină pozitivă, în timp ce combinatul hidrogen-oxigen posedă doi electroni liberi, dându-i o sarcină negativă. Este posibil să se producă o altă formă de combinație hidrogen-oxigen, care poartă doar un electron liber, nu doi. Acesta este radicalul hidroxil neutru din punct de vedere electric, dar foarte reactiv din punct de vedere chimic.
Oxigenul este puternic electronegativ, în timp ce hidrogenul este electropozitiv. În plus, atomul de hidrogen este destul de mic în comparație cu atomul de oxigen. Este atomul de oxigen „iubitor de electroni”, mai degrabă decât atomul de hidrogen, cel care poartă electronul liber. O populație de radicali liberi scade în număr cu timpul prin uzură, cum ar fi, de exemplu, atunci când doi radicali hidroxil se unesc pentru a forma o moleculă de peroxid de hidrogen. În schimb, peroxizii ușor scindați – în special peroxizii organici cu anexe mari care tind să întindă acele legături, cum ar fi peroxidul de di-tert-butil sau peroxidul de benzoil – sunt utilizați ca surse de radicali liberi în sintezele de laborator și comerciale.
Radicalul hidroxil este important nu numai în laborator și în comerț, ci și în medicină și în atmosfera noastră. Poluanții de oxid de azot din troposferă din autovehicule și fabrici se descompun pentru a elibera atomi de oxigen excitați, •O. Acești atomi individuali, a nu fi confundați cu moleculele de oxigen, O2, se combină cu umiditatea din aer, transformându-se în radicali hidroxil, •OH. Există și alte surse de radical hidroxil, mai frecvent întâlnite în alte situații, inclusiv reacția ozonului cu compuși organici dublu legați numiți alchene. În majoritatea cazurilor care apar în natură, radicalii hidroxil nu sunt considerați dezirabili; asa este si in domeniul sanatatii si medicinei.
Acest lucru se datorează faptului că radicalul hidroxil este o formă mică și foarte mobilă, solubilă în apă de radical liber. În corpul uman, radicalii liberi sunt de obicei considerați indezirabili și pot fi asociați cu boli și cu îmbătrânirea. Un sistem enzimatic de îngrijorare este sistemul respirator, în care radicalii liberi atacă țesuturile delicate ale corpului. Particulele atmosferice – în special ionii de metal de tranziție – au fost recunoscute ca formatori de radicali hidroxil în medii umede, cum ar fi țesutul pulmonar, și duc la tulburări pulmonare, inclusiv cancer. Radicalul hidroxil a fost, de asemenea, asociat cu atacul chimic asupra catenelor de ADN.