Bij het chloor-alkaliproces wordt natriumchloride (NaCl) geëlektrolyseerd om chloorgas (Cl₂), waterstofgas (H₂) en natriumhydroxide (NaOH) te produceren. De oorspronkelijke natrium- en chloorionen in het uitgangsmateriaal NaCl worden als gevolg van het elektrolyseproces omgezet in verschillende chemische verbindingen. Dit is wat er gebeurt met het oorspronkelijke natrium en chloor:

Natrium (Na): De natriumionen (Na+) in NaCl worden tijdens de elektrolyse aan de kathode (negatieve elektrode) gereduceerd. Reductie omvat het verkrijgen van elektronen, dus elk Na+-ion krijgt één elektron om een ​​neutraal natriumatoom (Na) te worden. Deze natriumatomen reageren vervolgens met water (H₂O) dat aanwezig is in de elektrolytische oplossing en vormen natriumhydroxide (NaOH) en waterstofgas (H₂). De algemene reactie voor dit proces is:

2Na+ + 2H₂O + 2e- → 2NaOH + H₂

Chloor (Cl): De chloride-ionen (Cl-) in NaCl worden tijdens elektrolyse aan de anode (positieve elektrode) geoxideerd. Bij oxidatie gaat het om het verlies van elektronen, dus verliest elk Cl-ion één elektron om een ​​neutraal chlooratoom (Cl) te worden. Deze chlooratomen reageren vervolgens met elkaar en vormen chloorgas (Cl₂), dat als product van de elektrolyse vrijkomt. De algemene reactie voor dit proces is:

2Cl- → Cl₂ + 2e-

Daarom worden de oorspronkelijke natriumionen uit NaCl omgezet in natriumatomen, die reageren met water om natriumhydroxide te vormen. De oorspronkelijke chloride-ionen uit NaCl worden omgezet in neutrale chlooratomen, die samen chloorgas vormen. Deze producten, natriumhydroxide en chloorgas, zijn de waardevolle eindproducten van het chloor-alkaliproces en worden veel gebruikt in verschillende industrieën.