La possibilité qu’une solution donne ou accepte des ions hydrogène détermine s’il s’agit d’un acide ou d’une base. Les solutions acides donnent des protons, tandis que les bases ou les solutions alcalines peuvent accepter des protons. L’eau pure a un nombre égal d’ions hydrogène pour donner des protons et d’ions hydroxydes pour les recevoir, ce qui en fait une solution neutre.

Le pH est une mesure de l’acidité ou de la basicité d’une solution à base d’eau, déterminée par la concentration en ions hydrogène. Dans un litre d’eau pure, il y a 1 x 10^-7 moles d’ions hydrogène. Cependant, la gamme étendue des concentrations en ions hydrogène présentes dans les solutions aqueuses rend la mesure du pH en moles encombrante. Ainsi, une échelle de pH a été mise au point dans laquelle les moles d’ions d’hydrogène sont converties en utilisant le logarithme décimal négatif. Le pH de l’eau pure est donc de 7, représentant une solution neutre. La plupart des solutions ont un pH entre 0 et 14, mais certaines solutions comme le carborane (avec un pH de -18) l'excèdent. Un litre de carborane possède 1 x 10¹⁸ moles d’ions d’hydrogène.

Lorsque les ions hydrogène libres et non liés s’accumulent comme avec le carborane, la solution est acide, et la valeur du pH tombe en dessous de 7. Le café, le jus de citron et l’acide gastrique (sucs digestifs) sont des solutions acides, avec des pH respectivement autour de 4,5, de 2,5 et de 1,5.

Les solutions avec des valeurs de pH supérieures à 7 ont des concentrations d’ions hydrogène plus faibles et elles sont alcalines. Dans ces solutions, les ions hydrogène vont se lier à d’autres constituants, comme les groupes hydroxyles. Cela diminue le nombre total d’ions hydrogène libres et augmente la valeur du pH. L’eau salée et l’eau savonneuse sont des exemples de solutions alcalines, avec des pH respectivement d’environ 8 et 12.

Les tampons empêchent les grandes variations de pH en absorbant ou en libérant des ions hydrogène. Étant donné que la plupart des fonctions biologiques se produisent dans des conditions de pH presque neutres, environ de 7,35 à 7,45, les tampons sont essentiels. Par exemple, le sang devient acide avec trop de dioxyde de carbone. Le bicarbonate agit comme un tampon et ramène le sang à un pH homéostatique. Le bicarbonate est également utilisé pour tamponner le chyme car il se déplace de l’estomac à l’intestin grêle. Sans cela, l’acidité de la nourriture digérée endommagerait la muqueuse de l’intestin.