Ūdens ir elektriski neitrāla molekula, kas var veidoties, apvienojoties ūdeņraža joniem un hidroksīda joniem, kā tas notiek skābju-bāzes reakcijās. Rakstīts ķīmiķu stenogrāfijā, reakcija ir H+ & OH- → H2O. Šeit vientuļais ūdeņraža atoms patiesībā ir jons, kas nesatur negatīvus elektronus un tādējādi nes pozitīvu lādiņu, savukārt ūdeņraža-skābekļa kombinācijā ir divi brīvi elektroni, kas tam piešķir negatīvu lādiņu. Ir iespējams ražot cita veida ūdeņraža-skābekļa kombinātu, kurā ir tikai viens brīvs elektrons, nevis divi. Šis ir elektriski neitrāls, bet ķīmiski ļoti reaģējošs hidroksilgrupas radikāls.
Skābeklis ir spēcīgi elektronnegatīvs, savukārt ūdeņradis ir elektropozitīvs. Turklāt ūdeņraža atoms ir diezgan mazs salīdzinājumā ar skābekļa atomu. Tas ir “elektronus mīlošais” skābekļa atoms, nevis ūdeņraža atoms, kas nes brīvo elektronu. Brīvo radikāļu populācijas skaits ar laiku samazinās nodiluma rezultātā, piemēram, diviem hidroksilradikāļiem apvienojoties, veidojot vienu ūdeņraža peroksīda molekulu. Un otrādi, viegli šķeļamie peroksīdi — īpaši organiskie peroksīdi ar lieliem piedēkļiem, kas mēdz izstiept šīs saites, piemēram, di-terc-butilperoksīds vai benzoilperoksīds — tiek izmantoti kā brīvo radikāļu avoti laboratorijas un komerciālās sintēzēs.
Hidroksilradikālis ir svarīgs ne tikai laboratorijā un tirdzniecībā, bet arī medicīnā un mūsu atmosfērā. Troposfēras slāpekļa oksīda piesārņotāji no mehāniskajiem transportlīdzekļiem un rūpnīcām sadalās, izdalot ierosinātos skābekļa atomus, •O. Šie atsevišķie atomi, ko nedrīkst jaukt ar skābekļa molekulām, O2, savienojas ar mitrumu gaisā, pārvēršoties hidroksilradikāļos, •OH. Ir arī citi hidroksilgrupas radikāļu avoti, kas biežāk tiek novēroti citās situācijās, tostarp ozona reakcija ar divkāršu savienojumu organiskiem savienojumiem, ko sauc par alkēniem. Vairumā gadījumu, kas sastopami dabā, hidroksilgrupas radikāļi netiek uzskatīti par vēlamiem; tā tas ir veselības un medicīnas jomā.
Tas ir tāpēc, ka hidroksilgrupa ir maza un ļoti kustīga, ūdenī šķīstoša brīvo radikāļu forma. Brīvie radikāļi cilvēka organismā parasti tiek uzskatīti par nevēlamiem, un tie var būt saistīti ar slimībām un novecošanos. Viena no enzīmu sistēmām, kas rada bažas, ir elpošanas sistēma, kurā brīvie radikāļi uzbrūk smalkiem ķermeņa audiem. Atmosfēras daļiņas, īpaši pārejas metālu joni, ir atzītas par hidroksilgrupas radikāļu veidotājiem mitrā vidē, piemēram, plaušu audos, un izraisa plaušu traucējumus, tostarp vēzi. Hidroksilradikālis ir saistīts arī ar ķīmisku uzbrukumu DNS virknēm.