Nguyên tử của nguyên tố Hydrogen có một electron và nguyên tử của nguyên tố Oxygen có tám electron ở lớp ngoài cùng. Nguyên tử Hydrogen cần thêm một electron để có lớp ngoài cùng bằng tám electron, trong khi nguyên tử Oxygen cần thêm hai electron để có lớp ngoài cùng đầy đủ. Do đó, nguyên tử Hydrogen sẽ kết hợp với nguyên tử Oxygen bằng liên kết ion để cung cấp cho Oxygen các electron cần thiết để đầy đủ lớp ngoài cùng và tạo ra phân tử nước. Liên kết giữa Hydrogen và Oxygen trong phân tử nước là liên kết ion do Hydrogen đóng vai trò là ion H+ và Oxygen đóng vai trò là ion O2-. Liên kết ion này cũng giải thích tại sao nước có tính axit yếu khi nó phản ứng với bazơ.