Deguonies molekulė (O2) gali būti jonizuota, kai elektronas, turintis pakankamai didelį greitį (kinetinę energiją), susiduria su molekule. Jonizacijos metu molekulė netenka vieno ar kelių elektronų, tapdama teigiamuoju jonu. Šis procesas yra svarbus nagrinėjant elektros srovės tekėjimą dujose, pavyzdžiui, soties srovės stiprį, taip pat plokščiojo kondensatoriaus veikimą, kur jonizacija gali sukelti kondensatoriaus pramušimą.

Jonizacija yra procesas, kurio metu atomas ar molekulė virsta jonu, prarasdamas arba prisijungdamas elektroną. Dujose jonizaciją sukelia pakankamos energijos veiksniai (pvz., dalelės, spinduliuotė), viršijantys molekulės jonizacijos energiją. Stiprus elektrinis laukas gali sukelti smūginę jonizaciją: laisvieji elektronai įgyja pakankamai energijos, kad susidūrę jonizuotų kitas molekules.

Jonizacija dujose yra procesas, kai išorinis veiksnys (pvz., spinduliuotė, greitas elektronas) suteikia atomui ar molekulei pakankamai energijos elektronui pašalinti, sukuriant teigiamą joną ir laisvą elektroną. Kai elektrinio lauko stipris dujose pasiekia kritinę vertę, prasideda smūginė jonizacija: laisvieji elektronai įgyja pakankamai energijos, kad susidūrę su neutraliomis molekulėmis išmuštų iš jų elektronus, taip sukeldami jonizacijos grandininę reakciją ir staigų srovės padidėjimą (dujų pramušimą). Soties srovė yra srovės stipris, kai visi jonizatoriaus sukurti krūvininkai pasiekia elektrodus.

Elektrolizės reiškinys yra glaudžiai susijęs su fizikos ir chemijos mokslais ir yra nagrinėjamas abiejų disciplinų kontekste. Fizikos pamokose elektrolizė nagrinėjama kaip elektros srovės tekėjimas skysčiais (elektrolitais), joninio ryšio susidarymas ir elektrolitinė disociacija. Taip pat nagrinėjamas Faradėjaus dėsnis, kuris kiekybiškai apibūdina elektrolizės metu vykstančius procesus. Chemijos pamokose elektrolizė nagrinėjama kaip oksidacijos-redukcijos reakcijų pavyzdys, kurio metu vyksta elektronų pernaša tarp jonų ir elektrodų. Aptariamas joninis ryšys, elektrolitinė disociacija, hidratuotų jonų susidarymas, metalų gavimas elektrolizės būdu, metalų rafinavimas (gryninimas), metalų poveikis aplinkai ir sunkiųjų metalų šalinimas iš vandens.

Elektrono laisvasis kelias ore – tai vidutinis atstumas, kurį elektronas nuskrieja tarp dviejų nuoseklių susidūrimų su oro molekulėmis. Šis dydis priklauso nuo oro tankio (slėgio ir temperatūros) ir oro molekulių savybių, įskaitant jų jonizacijos energiją. Kuo didesnis oro tankis, tuo mažesnis elektrono laisvasis kelias. Elektrinio lauko stipris taip pat turi įtakos laisvajam keliui, nes stipresnis laukas suteikia elektronui didesnį pagreitį ir energiją tarp susidūrimų.

Organizmo vidiniai skysčiai, tokie kaip kraujas, limfa ir tarpląstelinis skystis, yra silpni elektrolitai, turintys tam tikrą jonų koncentraciją ir pH. Jonizuotas vanduo, gautas elektrolizės būdu, gali turėti panašų elektros krūvį (jonų sudėtį) ir pH į organizmo skysčius. Dėl šio panašumo jonizuotas vanduo gali būti lengviau pasisavinamas ir įsisavinamas organizmo, palyginti su paprastu vandeniu.

Plokščiasis kondensatorius sudarytas iš dviejų lygiagrečių laidžių plokštelių (elektrodų), atskirtų izoliaciniu sluoksniu (dielektriku), kuris dažniausiai būna oras. Kai tarp kondensatoriaus elektrodų yra prijungiama įtampa, tarp jų susidaro elektrinis laukas. Didinant įtampą, didėja ir elektrinio lauko stipris. Kai elektrinis laukas pasiekia kritinę vertę, vadinamą elektrinio lauko stipriu, prasideda oro smūginė jonizacija. Smūginės jonizacijos metu laisvieji elektronai, veikiami stipraus elektrinio lauko, įgyja pakankamai energijos, kad, susidūrę su oro molekulėmis, jas jonizuotų. Šis procesas sukelia grandininę reakciją, kurios metu susidaro daugybė jonų ir laisvųjų elektronų, o tai lemia staigų elektros srovės padidėjimą – kondensatoriaus pramušimą.

Kai gama spinduliai (didelės energijos fotonai) sąveikauja su dujų molekulėmis, jie gali išmušti elektronus iš molekulių, sukurdami jonų poras (teigiamus jonus ir laisvuosius elektronus). Jei tarp dviejų elektrodų, esančių dujose, yra sukuriamas elektrinis laukas (įtampa), jonai pradeda judėti link priešingo krūvio elektrodų, sukurdami elektros srovę. Didinant įtampą, srovė stiprėja, kol pasiekia soties srovę. Soties srovė – tai tokia srovė, kai visi jonizacijos metu susidarę krūvininkai pasiekia elektrodus, ir tolesnis įtampos didinimas srovės nebestiprina.

Vandens elektrolizė yra procesas, kurio metu leidžiant nuolatinę elektros srovę per vandenį (\(H_2O\)), turintį elektrolito (pvz., druskos, rūgšties ar šarmo), vanduo skaidomas į vandenilį (\(H_2\)) ir deguonį (\(O_2\)). Elektros srovę tirpale perneša jonai: teigiami jonai (katijonai) juda link katodo (neigiamo elektrodo), kur redukuojasi (prisijungia elektronus), o neigiami jonai (anijonai) juda link anodo (teigiamo elektrodo), kur oksiduojasi (atiduoda elektronus). Gryno vandens elektrolizė vyksta labai lėtai dėl mažos jonų koncentracijos.

Vandens elektrolizė – tai elektrocheminis procesas, kurio metu, leidžiant nuolatinę elektros srovę per vandenį, jis skaidomas į vandenilį (H2) ir deguonį (O2). Elektrolizės metu vandenyje ištirpusios druskos taip pat disocijuoja į jonus. Teigiami jonai (katijonai) juda link neigiamo elektrodo (katodo), o neigiami jonai (anijonai) – link teigiamo elektrodo (anodo). Jei elektrolizės indas yra padalintas į dvi dalis membrana, kuri praleidžia jonus, bet neleidžia susimaišyti vandeniui, prie katodo susidaro šarminis (katijoninis) vanduo, o prie anodo – rūgštinis (anijoninis) vanduo. Šarminis vanduo pasižymi didesniu pH, turi daugiau hidroksido jonų (OH-) ir neigiamą oksidacinį-redukcinį potencialą (ORP). Jis gali turėti antioksidacinių savybių. Rūgštinis vanduo turi mažesnį pH, daugiau vandenilio jonų (H+) ir teigiamą ORP. Jis pasižymi baktericidiniu poveikiu.

Vandens elektrolizė yra procesas, kai elektros srovė, tekėdama per vandenį su elektrolitais, sukelia chemines reakcijas prie elektrodų. Prie katodo (neigiamo) vyksta redukcija, pvz., \(2H_2O + 2e^- \rightarrow H_2(g) + 2OH^-\). Prie anodo (teigiamo) vyksta oksidacija, pvz., \(2H_2O \rightarrow O_2(g) + 4H^+ + 4e^-\). Naudojant membraną, atskiriančią elektrodų sritis, prie anodo kaupiasi rūgštinis vanduo (\(H^+\) perteklius), o prie katodo – šarminis (\(OH^-\) perteklius).

Specifinio tipo vandens elektrolizės metu, naudojant įrenginį su pusiau pralaidžia membrana, atskiriančia elektrodų sritis, gaunami du skirtingų savybių vandeniniai tirpalai. Dėl jonų migracijos ir elektrocheminių reakcijų, prie katodo susidaro šarminis tirpalas (katolitas), praturtintas hidroksido jonais (\(OH^-\)), todėl jo pH yra didesnis nei 7. Prie anodo susidaro rūgštinis tirpalas (anolitas), praturtintas vandenilio jonais (\(H^+\)), todėl jo pH yra mažesnis nei 7. Šie tirpalai pasižymi skirtingais oksidacijos-redukcijos potencialais (ORP).

Vanduo (H2O) yra gyvybiškai svarbi medžiaga, būtina visoms žinomoms gyvybės formoms. Jis sudaro didžiąją dalį žmogaus organizmo ir Žemės paviršiaus. Žmogaus organizme vanduo atlieka daugybę funkcijų: tirpdo ir perneša maisto medžiagas, reguliuoja kūno temperatūrą, šalina medžiagų apykaitos produktus. Vandens poreikis žmogui priklauso nuo amžiaus, lyties, fizinio aktyvumo, aplinkos temperatūros ir kitų veiksnių. Vandens trūkumas organizme sukelia troškulį, o ilgalaikis trūkumas – dehidrataciją, kuri gali būti pavojinga gyvybei. Vanduo Žemėje nuolat cirkuliuoja – vyksta hidrologinis ciklas, kurio metu vanduo garuoja iš vandens telkinių ir sausumos, kondensuojasi atmosferoje, sudarydamas debesis, ir krinta atgal į Žemę kritulių pavidalu. Vandens šaltiniai skirstomi į paviršinius (upės, ežerai, jūros) ir požeminius (šaltiniai, arteziniai vandenys).