A temperature molto elevate, come quelle che si trovano nelle stelle o durante le reazioni di fusione nucleare, gli atomi di idrogeno subiscono un processo chiamato ionizzazione. La ionizzazione avviene quando un atomo perde uno o più dei suoi elettroni, risultando in uno ione carico positivamente ed elettroni liberi.

Nel caso degli atomi di idrogeno, la ionizzazione può verificarsi quando sono sottoposti a temperature estremamente elevate. A queste temperature l’energia cinetica degli atomi diventa così elevata da superare la forza di attrazione tra il nucleo carico positivamente e gli elettroni caricati negativamente. Di conseguenza, gli elettroni vengono strappati via dal nucleo, lasciando dietro di sé uno ione idrogeno carico positivamente (H+).

Il processo di ionizzazione negli atomi di idrogeno può essere descritto dalla seguente equazione:

Atomo H → ione H+ + e-

dove H rappresenta l'atomo di idrogeno neutro, H+ rappresenta lo ione idrogeno carico positivamente ed e- rappresenta l'elettrone libero.

È importante notare che la ionizzazione degli atomi di idrogeno non è limitata a temperature estremamente elevate. Può verificarsi anche in determinate altre condizioni, come quando gli atomi di idrogeno sono esposti a radiazioni ad alta energia o a forti campi elettrici. Tuttavia, la velocità di ionizzazione aumenta significativamente con la temperatura.