L'acqua ha deboli proprietà elettrolitiche ed è parzialmente dissociata secondo l'equilibrio:

Attraverso la legge d'azione di massa e in considerazione della debolissima dissociazione dell'acqua, si può giungere a formulare il cosiddetto prodotto ionico dell'acqua (Kw), che a 25°C vale:

Questa relazione stabilisce che in soluzione acquosa, il prodotto della concentrazione degli ioni idrogeno per la concentrazione degli ioni idrossido deve rimanere costante, pari a 10^-14.

Se si aggiunge all'acqua una sostanza che fa aumentare la [H⁺] (ad esempio un acido), la [OH^-] diminuisce in misura tale da mantenere costante il prodotto [H⁺]⋅[OH^-].
Accade esattamente il contrario, se si aggiunge una sostanza (ad esempio una base) che fa aumentare la [OH^-].

La stechiometria della reazione di dissociazione indica che nell'acqua "pura" (neutra) la [H⁺] è uguale alla [OH^-]. Poiché il prodotto di queste due concentrazioni è 10^-14, risulterà che:

• Quando la [H⁺] è maggiore di 10^-7, si parla di soluzione acida.
• Quando la [H⁺] è minore di 10^-7, si parla di soluzione basica.

Per motivi di praticità, ovvero per evitare di esprimersi in termini di numeri estremamente piccoli o di potenze di 10, è stato introdotto l'uso di una scala logaritmica per definire la [H⁺], ovvero:

Analogamente, si può definire il pOH come:

E dovrà pertanto risultare:

Quando in una soluzione la [H⁺] è > 10^-7, il pH è minore di 7 e la soluzione si dice acida;
quando invece la [H⁺] è < 10^-7, il pH è maggiore di 7 e la soluzione si dice basica (o, secondo una vecchia terminologia, alcalina).

Purché si tratti della soluzione di un acido forte.

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