Les concentrations de ces ions dans une solution sont souvent des déterminants critiques des propriétés de la solution et des comportements chimiques de ses autres solutés, et un vocabulaire spécifique a été développé pour décrire ces concentrations en termes relatifs. Une solution est neutre si elle contient des concentrations égales d’ions hydronium et hydroxyde; acide s'il contient une plus grande concentration d'ions hydronium que d'ions hydroxyde; et basique s'il contient une concentration moindre d'ions hydronium que d'ions hydroxyde.

Un moyen courant d'exprimer des quantités pouvant s'étendre sur plusieurs ordres de grandeur est d'utiliser une échelle logarithmique. Une telle échelle qui est très populaire pour les concentrations chimiques et les constantes d'équilibre est basée sur la fonction p, définie comme indiqué où "X" est la quantité d'intérêt et "log" est le logarithme en base 10 :

pX = -log X

Le pH d'une solution est donc défini comme indiqué ici, où [H3O +] est la concentration molaire d'ion hydronium dans la solution:

pH = -log [H3O +]

Réorganiser cette équation pour isoler la molarité de l'ion hydronium donne l'expression équivalente :

[H3O +] = 10^-pH

De même, la molarité de l'ion hydroxyde peut être exprimée en fonction p, ou pOH : 

pOH = -log [OH-] ou [OH-] = 10^-pOH

Enfin, la relation entre ces deux concentrations ioniques exprimées en fonctions p est facilement dérivée de l'expression KW  :

Kw = [H3O⁺] [OH^-]

-log Kw, = -log ([H3O⁺] [OH^-]) = -log [H3O⁺] + -log [OH^-]

pKw = pH + pOH

À 25 ° C, la valeur de KW est de 1,0 x 10^-14, et donc :

14,00 = pH + pOH

La molarité de l'ion hydronium dans l'eau pure (ou toute solution neutre) est de 1,0 x 10^-7 M à 25°C. Le pH et le pOH d'une solution neutre à cette température sont donc :

pH = -log [H3O⁺] = -log (1,0 x 10^-7) = 7,00 
pOH = -log [OH^-] = -log (1,0 x 10^-7) = 7,00

L'acidité d'une solution est généralement évaluée expérimentalement par la mesure de son pH. Le pOH d'une solution n'est généralement pas mesuré, car il est facilement calculé à partir d'une valeur de pH déterminée expérimentalement. Le pH d'une solution peut être directement mesuré à l'aide d'un pH-mètre.

Le pH d'une solution peut également être estimé visuellement à l'aide d'indicateurs colorés. Les équilibres acide-base qui permettent l'utilisation de ces indicateurs pour les mesures de pH .

A température 25°C, les solutions acides sont celles dont les molarités des ions hydronium sont supérieures à 1,0 x 10^-7 M et les molarités des ions hydroxyde sont inférieures à 1,0 x 10^-7 M (correspondant à des valeurs de pH inférieures à 7,00 et des valeurs de pOH supérieures à 7,00). Les solutions basiques sont celles dont les molarités des ions hydronium sont inférieures à 1,0 x 10^-7 M et les molarités des ions hydroxyde supérieures à 1,0 x 10^-7 M (correspondant à des valeurs de pH supérieures à 7,00 et des valeurs de pOH inférieures à 7,00).

Puisque la constante d'autoionisation K dépend de la température, ces corrélations entre les valeurs de pH et les adjectifs acide / neutre / basique seront différentes à des températures autres que 25 ° C. Par exemple la molarité hydronium de l'eau pure à 80°C est de 4,9 x 10^-7 M, ce qui correspond aux valeurs de pH et de pOH de :

pH = -log [H3 O⁺] = -log (4,9 x 10^-7) = 6,31
pOH = -log [OH^-] = -log (4,9 x 10^-7) = 6,31

À cette température, les solutions neutres présentent donc un pH = pOH = 6,31, les solutions acides présentent un pH inférieur à 6,31 et un pOH supérieur à 6,31, tandis que les solutions basiques présentent un pH supérieur à 6,31 et un pOH inférieur à 6,31. Cette distinction peut être importante lors de l'étude de certains processus qui se produisent à d'autres températures, comme les réactions enzymatiques dans les organismes à sang chaud à une température d'environ 36 à 40°C. Sauf indication contraire, les références aux valeurs de pH sont supposées être celles à 25 ° C.