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  超氧化氫可以通過向超氧離子轉移一個質子來製備。

  超氧離子(O)和超氧化氫自由基在水溶液中處於化學平衡狀態:  這個質子化與電離的平衡,p"K"為4.88。因此,典型細胞中大約0.3%的超氧化物處於被質子化的超氧化氫自由基狀態。  與主要作為還原劑的超氧離子不同,HO在許多重要的生物反應中是氧化劑,比如在磷脂雙分子層中從維生素E和多元不飽和脂肪酸中奪取氫原子的反應。因此,它可能是脂質過氧化反應中的一種重要誘發劑。  由於介電常數對p"K"有重要影響,且空氣的電介質常數很低,超大氣中的生產(光化學)幾乎完全使用超氧化氫。超氧化氫是相當被動的,它通過降解有機汙染物,來作為大氣層的“清潔劑”。因此,超氧化氫的化學性質對地球化學十分重要。

  超氧化氫會參與破壞平流層臭氧的迴圈反應。它也存在於對流層,在這裡它實質上是一氧化碳和烴類被羥基自由基氧化的副產物。
超氧化氫自由基,也稱作氧化羥基自由基或超氧酸,是由超氧離子質子化得到的,化學式為。