Vanduo yra elektriškai neutrali molekulė, kuri gali susidaryti susijungus vandenilio jonams ir hidroksido jonams, kaip ir vykstant rūgščių-šarmų reakcijoms. Parašyta chemikų santrumpa, reakcija yra H+ & OH- → H2O. Čia vienišas vandenilio atomas iš tikrųjų yra jonas, neturintis neigiamų elektronų, todėl turi teigiamą krūvį, o vandenilio ir deguonies junginys turi du laisvus elektronus, suteikiančius jam neigiamą krūvį. Galima pagaminti ir kitą vandenilio-deguonies kombaino formą, kuri neša tik vieną laisvą elektroną, o ne du. Tai elektriškai neutralus, tačiau chemiškai labai reaktyvus hidroksilo radikalas.
Deguonis yra stipriai elektronegatyvus, o vandenilis yra elektropozityvus. Be to, vandenilio atomas yra gana mažas, palyginti su deguonies atomu. Laisvąjį elektroną neša „elektronus mylintis“ deguonies atomas, o ne vandenilio atomas. Laisvųjų radikalų populiacija laikui bėgant mažėja dėl dilimo, pavyzdžiui, kai susijungia du hidroksilo radikalai ir sudaro vieną vandenilio peroksido molekulę. Ir atvirkščiai, lengvai skaidomi peroksidai – ypač organiniai peroksidai su dideliais priedais, kurie linkę ištempti tas jungtis, tokie kaip di-tret-butilo peroksidas arba benzoilo peroksidas – naudojami kaip laisvųjų radikalų šaltiniai laboratorinėse ir komercinėse sintezėse.
Hidroksilo radikalas svarbus ne tik laboratorijoje ir prekyboje, bet ir medicinoje bei mūsų atmosferoje. Troposferos azoto oksido teršalai iš variklinių transporto priemonių ir gamyklų skyla ir išsiskiria sužadinti deguonies atomai, •O. Šie atskiri atomai, kurių negalima painioti su deguonies molekulėmis, O2, susijungia su oro drėgme, virsdami hidroksilo radikalais, •OH. Yra ir kitų hidroksilo radikalo šaltinių, kurie dažniau pastebimi kitose situacijose, įskaitant ozono reakciją su dvigubais organiniais junginiais, vadinamais alkenais. Daugeliu atvejų, pasitaikančių gamtoje, hidroksilo radikalai nėra laikomi pageidautinais; taip yra sveikatos ir medicinos srityje.
Taip yra todėl, kad hidroksilo radikalas yra maža ir labai judri, vandenyje tirpi laisvojo radikalo forma. Laisvieji radikalai žmogaus organizme paprastai laikomi nepageidaujamais ir gali būti susiję su ligomis bei senėjimu. Viena susirūpinimą kelianti fermentinė sistema yra kvėpavimo sistema, kurioje laisvieji radikalai atakuoja subtilius kūno audinius. Atmosferos dalelės, ypač pereinamųjų metalų jonai, buvo pripažintos hidroksilo radikalų formuotojais drėgnoje aplinkoje, pavyzdžiui, plaučių audinyje, ir sukelia plaučių sutrikimus, įskaitant vėžį. Hidroksilo radikalas taip pat buvo susijęs su cheminiu ataka prieš DNR grandines.