A separação da água em oxigênio e hidrogênio é uma mudança química porque a substância original (água) sofre uma reação química e é transformada em novas substâncias (oxigênio e hidrogênio). Esse processo, conhecido como eletrólise, envolve a quebra das moléculas de água (H2O) em seus elementos constituintes, oxigênio (O2) e hidrogênio (H2), por meio da aplicação de corrente elétrica.

Durante a eletrólise, as moléculas de água são submetidas a uma corrente elétrica, que faz com que as moléculas de H2O se separem. Essa divisão ocorre porque a eletricidade fornece a energia (energia de ativação) necessária para quebrar as ligações químicas que mantêm unidas as moléculas de água. No cátodo (eletrodo negativo), os íons hidrogênio (H+) ganham elétrons da corrente elétrica e são reduzidos a gás hidrogênio (H2).

2H+ (aquoso) + 2e- → H2 (gás)

Simultaneamente, no ânodo (eletrodo positivo), o gás oxigênio (O2) é produzido quando os íons oxigênio (O2-) reagem com as moléculas de água e liberam elétrons de volta ao circuito elétrico.

4OH- (aquoso) → 2H2O(l) + O2 (g) + 4e-

No geral, a equação para eletrólise da água pode ser representada como:
2H2O (l) → 2H2 (g) + O2 (g)

Como durante o processo se formam novas substâncias, nomeadamente hidrogénio e oxigénio gasoso, através de uma reação química impulsionada por uma corrente elétrica, a eletrólise da água é considerada uma alteração química.