Ioniseringen af ammoniak i vand kan repræsenteres af følgende kemiske ligning:
NH3 + H2O ⇌ NH4+ + OH-
I denne reaktion accepterer et ammoniakmolekyle (NH3) en hydrogenion (H+) fra et vandmolekyle (H2O), og danner en ammoniumion (NH4+). Samtidig frigiver vandmolekylet, der donerer brintionen, en hydroxidion (OH-).
Ligevægtskonstanten (Kb) for ionisering af ammoniak i vand ved stuetemperatur (25°C) er ca. 1,8 x 10-5. Dette indikerer, at ionisering af ammoniak er en relativt svag proces, hvilket betyder, at størstedelen af ammoniakmolekylerne forbliver uioniserede i opløsning.
Tilstedeværelsen af ammonium- og hydroxidioner i opløsningen bidrager til de grundlæggende egenskaber af vandig ammoniak. De hydroxidioner, der produceres under ionisering, kan reagere med andre syrer, der er til stede i opløsningen, hvilket fører til en stigning i pH og et fald i opløsningens surhedsgrad.