De zuurgraad en basiciteit van stoffen worden bepaald door de concentratie waterstofionen (H+) die daarin aanwezig zijn. pH is een maatstaf voor de concentratie waterstofionen in een oplossing, op een schaal van 0 tot 14.

pH =-log[H+]

Lagere pH-waarden duiden op hogere concentraties waterstofionen, terwijl hogere pH-waarden lagere concentraties waterstofionen aangeven.

Bij zure stoffen bevatten deze meer waterstofionen dan bij basische stoffen. Wanneer een zuur in water wordt opgelost, ondergaat het ionisatie, waarbij H+-ionen vrijkomen. Deze toename van het aantal H+ ionen in de oplossing leidt tot een lagere pH-waarde.

Wanneer zoutzuur (HCl) bijvoorbeeld in water wordt opgelost, dissocieert het in H+ en Cl-ionen:

HCl → H+ + Cl-

Hoe hoger de concentratie HCl, hoe meer H+ ionen vrijkomen, wat resulteert in een lagere pH-waarde.

Aan de andere kant hebben basische stoffen, ook wel alkaliën genoemd, een hogere concentratie hydroxide-ionen (OH-) vergeleken met waterstofionen. Wanneer een base in water wordt opgelost, ondergaat deze ook ionisatie, waarbij OH-ionen vrijkomen. De hogere concentratie OH-ionen leidt tot een lagere concentratie H+-ionen, wat resulteert in een hogere pH-waarde.

Wanneer natriumhydroxide (NaOH) bijvoorbeeld in water wordt opgelost, dissocieert het in Na+- en OH--ionen:

NaOH → Na+ + OH-

Hoe hoger de concentratie NaOH, hoe meer OH-ionen vrijkomen, wat resulteert in een hogere pH-waarde.

Samenvattend hebben zure stoffen een lagere pH-waarde dan basische stoffen vanwege de hogere concentratie waterstofionen die aanwezig zijn in zure oplossingen.