Kahden vesimolekyylin kohdatessa niiden välillä voi tapahtua reaktio, jossa protoni siirtyy molekyyliltä toiselle. Protoni on sama asia kuin vetyatomin ydin. Ylimääräinen protoni tekee muodostuneesta molekyylistä positiivisesti varautuneen ionin, jota nimitetään oksoniumioniksi (H₃O⁺). Vesimolekyyliin, josta protoni poistui, jää ylimääräinen elektroni, mikä tekee molekyylistä negatiivisesti varautuneen. Sitä nimitetään hydroksidi-ioniksi (OH⁻).

[[$ \text{H}_2\text{O} + \text{H}_2\text{O} \rightleftharpoons \text{H}_3\text{O}^+ + \text{O}\text{H}^- $]]​