Chemiczne skutki działania promieniowania zależą nie tylko od dawki, lecz także od rodzaju promieniowania.
Radioliza wody Do najważniejszych reakcji radiacyjnych należy radioliza wody. Po pochłonięciu kwantu promieniowania (hν) przez cząsteczkę wody następuje jej jonizacja:
lub wzbudzenie i rozpad na rodniki:
Jony ulegają rozpadowi na jony i rodniki (które można zaobserwować na widmie masowym pary wodnej): lub a elektrony – hydratacji (w czasie 10−11 s) i następnie rozkładowi:
Gdy elektron nie zdoła oddalić się poza obszar elektrostatycznego oddziaływania jonu macierzystego , ulega wychwytowi i powstaje wówczas wzbudzona cząsteczka wody (), która rozpada się na rodniki:
Rodniki i atomy wodoru rekombinują:
W rezultacie otrzymuje się bardzo reaktywne rodniki i oraz cząsteczki i , które mogą reagować z substancjami znajdującymi się w wodzie, a po nagromadzeniu w większych stężeniach – z rodnikami i , np.:
Przy długotrwałym naświetlaniu wody następuje także wydzielenie tlenu:
Skutki chemiczne zależą od wielkości pochłoniętej przez układ dawki promieniowania. Dawką nazywa się ilość pochłoniętej energii przez określoną masę substancji (jednostką jest grej: 1 Gy = 1 J/1 kg).