מד ריכוז חומצה אלקלית מקוון SJG-2083CS

במים טהורים, חלק קטן מהמולקולות מאבדות מימן אחד ממבנה ה-H2O, בתהליך הנקרא דיסוציאציה. לכן, המים מכילים מספר קטן של יוני מימן, H+, ויוני הידרוקסיל שיוריים, OH-.

קיים שיווי משקל בין היווצרות מתמדת לפירוק של אחוז קטן של מולקולות מים.

יוני מימן (OH-) במים מתחברים למולקולות מים אחרות ליצירת יוני הידרוניום, יוני H3O+, אשר נקראים בדרך כלל ופשוטים יותר יוני מימן. מכיוון שיוני ההידרוקסיל וההידרוניום הללו נמצאים בשיווי משקל, התמיסה אינה חומצית ואינה בסיסית.

חומצה היא חומר התורם יוני מימן לתמיסה, בעוד שבסיס או אלקלי הוא חומר הקולט יוני מימן.

כל החומרים המכילים מימן אינם חומציים, שכן המימן חייב להיות נוכח במצב שמשחרר בקלות, בניגוד לרוב התרכובות האורגניות הקושרות מימן לאטומי פחמן בצורה הדוקה מאוד. לפיכך, רמת החומציות (pH) מסייעת לכמת את חוזקה של חומצה על ידי הצגת מספר יוני המימן שהיא משחררת לתמיסה.

חומצה הידרוכלורית היא חומצה חזקה משום שהקשר היוני בין יוני המימן ליוני הכלוריד הוא קשר קוטבי, אשר מתמוסס בקלות במים, ויוצר יוני מימן רבים והופך את התמיסה לחומצית מאוד. זו הסיבה שיש לה pH נמוך מאוד. סוג זה של דיסוציאציה בתוך מים הוא גם חיובי מאוד מבחינת רווח אנרגטי, ולכן הוא קורה כל כך בקלות.

חומצות חלשות הן תרכובות אשר אכן פולטות מימן אך לא בקלות רבה, כמו חומצות אורגניות מסוימות. חומצה אצטית, המצויה בחומץ, למשל, מכילה הרבה מימן אך בקבוצת חומצות קרבוקסיליות, מה שמחזיק אותה בקשרים קוולנטיים או לא קוטביים.

כתוצאה מכך, רק אחד מאטומי המימן מסוגל לעזוב את המולקולה, ולמרות זאת, לא מושגת יציבות רבה מתרומתו.

בסיס או אלקלי מקבל יוני מימן, וכאשר מוסיפים אותו למים, הוא סופג את יוני המימן הנוצרים על ידי פירוק המים כך שהאיזון משתנה לטובת ריכוז יוני ההידרוקסיל, מה שהופך את התמיסה לבסיסית או בסיסית.

דוגמה לבסיס נפוץ היא נתרן הידרוקסידי, או סודה קאוסטית, המשמשת לייצור סבון. כאשר חומצה ובסיס נמצאים בריכוזים מולריים שווים לחלוטין, יוני המימן וההידרוקסיל מגיבים בקלות זה עם זה, ויוצרים מלח ומים, בתגובה הנקראת ניטרול.