O potencial de uma solução de doar ou aceitar iões de hidrogénio determina se é um ácido ou uma base. Soluções ácidas doam protões, enquanto que bases ou soluções alcalinas podem aceitar protões. A água pura tem um número igual de iões de hidrogénio para dar protões e iões hidróxido para os receber, fazendo com que seja uma solução neutra.
O pH é uma medida da acidez ou alcalinidade de uma solução à base de água, determinada pela concentração de iões de hidrogénio. Em um litro de água pura, há 1×10-7 moles de iões de hidrogénio. No entanto, a extensa gama de concentrações de iões de hidrogénio presentes em soluções à base de água torna a medição do pH em moles complicada. Assim, foi desenvolvida uma escala de pH na qual moles de iões de hidrogénio são convertidas usando o negativo do logaritmo de base 10. O pH da água pura é, então, 7, representando uma solução neutra. A maioria das soluções tem um pH entre 0 e 14, mas algumas soluções, como carborano (com um pH de -18), excedem isso. Um litro de carborano tem 1×1018 moles de iões de hidrogénio.
Quando iões de hidrogénio livres e não ligados se acumulam, como acontece com o carborano, a solução é ácida, e o valor de pH fica abaixo de 7. Café, sumo de limão e ácido gástrico (sucos digestivos) são soluções ácidas, com pHs em torno de 4,5, 2,5 e 1,5, respectivamente.
Soluções com valores de pH acima de 7 têm concentrações de iões de hidrogénio mais baixas e são alcalinas. Nessas soluções, os iões de hidrogénio ligam-se a outros componentes, como grupos hidroxil. Isso diminui o número total de iões de hidrogénio livres e aumenta o valor do pH. Água salgada e água com sabão são exemplos de soluções alcalinas, com pHs de aproximadamente 8 e 12, respectivamente.
Os tampões evitam grandes mudanças no pH absorvendo ou libertando iões de hidrogénio. Como a maioria das funções biológicas ocorrem em condições de pH quase neutras, aproximadamente 7,35 a 7,45, os tampões são críticos. Por exemplo, o sangue torna-se ácido com muito dióxido de carbono. O bicarbonato atua como um tampão e traz o sangue de volta para um pH homeostático. O bicarbonato também é usado para tamponar quimo à medida que este se move do estômago para o intestino delgado. Sem ele, a acidez do alimento digerido danificaria o revestimento do intestino.
