Abréviation du terme potentiel hydrogène (H), le pH est un paramètre qui permet de définir si un milieu est acide ou basique. Le pH de l’eau pure à 25°C est égal à 7, c’est cette valeur qui a été choisie comme référence d’un milieu neutre.
 
Un milieu acide est caractérisé par la présence d’ions oxonium H3O qui proviennent de la fixation sur une molécule d’eau d’un proton H. Une solution aqueuse est donc considérée comme acide si elle contient plus d’ions H3O que l’eau pure, son pH est alors inférieur à 7.
Un milieu basique est quant à lui caractérisé par la présence d’ions hydroxydes HO¯ formés par perte d’un proton H par une molécule d’eau. Si une solution aqueuse contient plus d’ions HO¯ que l’eau pure, elle est basique et son pH est supérieur à 7.
Le pH est un facteur logarithmique : quand une solution devient dix fois plus acide, son pH diminue d'une unité. Si elle devient 100 fois plus acide, le pH diminuera alors de deux unités. Et ainsi de suite (3 unités pour un facteur 1000, etc).

L’eau étant neutre, elle contient la même quantité, en proportion très faible, d’ions H3O et HO¯. Dans l’eau et dans toute solution aqueuse se produit une transformation limitée appelée autoprotolyse de l’eau, dont l’équation chimique est la suivante : 2 H2O = H3O + HO¯.
Cette réaction explique la formation des ions oxonium et hydroxyde dans l’eau pure et permet de relier leurs concentrations par une équation vraie pour toute solution aqueuse :
[H3O].[HO¯] = 10 = Ke. Ke est appelé produit ionique de l’eau, il est sans unité et toujours égal à 10 à 25 °C.
 
La concentration en ions oxonium est directement liée à la valeur du pH. Pour un milieu donné, on peut toujours écrire que [H3O] = 10 (ou pH = — log [H3O]). Un milieu acide aura donc une forte concentration en ions oxonium H3O, équivalente à une faible valeur de pH. L'inverse est vrai pour un environnement basique.