为了便于理解和说明pH，首先阐述一下水的电离和水的离子积常数。

水的电离：水是一种极弱的电解质，可以发生微弱的电离，其电离方程式为：2H₂O≒H₃O⁺ + OH⁻，简写为H₂O≒H⁺ + OH⁻，是一个吸热过程。水的电离受温度影响，加酸加碱都能抑制水的电离。水的电离是水分子与水分子之间的相互作用而引起的，因此极难发生。实验测得，25℃时1L纯水中只有1×10⁻⁷mol的水分子发生电离。由水分子电离出的H⁺和OH⁻数目在任何情况下总相等。25℃时，纯水中[H⁺]=[OH⁻]=1×10⁻⁷mol/L。

水的电离

水的离子积常数：[H⁺]·[OH⁻]=K_W，其中K_W称作水的离子积常数，简称水的离子积；[H⁺]和[OH⁻]是分别是指整个溶液中氢离子和氢氧根离子的总物质的量浓度。K_W只随温度变化而变化，是温度常数。如25℃，[H⁺]=[OH⁻]=1×10⁻⁷mol/L，K_W=1×10⁻¹⁴；100℃时，[H⁺]=[OH⁻]=1×10⁻⁶mol/L，K_W=1×10⁻¹²。

溶液酸性、中性或碱性的判断依据是：[H⁺]和[OH⁻]的浓度的相对大小．在任意温度时溶液[H⁺]>[OH⁻]时呈酸性，[H⁺]=[OH⁻]时呈中性，[H⁺]<[OH⁻]时呈碱性．但当溶液中[H⁺]、[OH⁻]较小时，直接用[H⁺]、[OH⁻]的大小关系表示溶液酸碱性强弱就显得很不方便．为了免于用氢离子浓度负幂指数进行计算的繁琐，数学上定义pH为氢离子浓度的常用对数负值，即：pH=-lg[

].在pH的计算中[H⁺]指的是溶液中氢离子的物质的量浓度，单位为mol/L，在稀溶液中，氢离子活度约等于氢离子的浓度，可以用氢离子浓度来进行近似计算。