25°Cの純水では、水素イオンの濃度は水酸化物イオンの濃度に等しく、どちらも非常に低い（1リットルあたり約1 x 10^-7モル）。これは、pHが7の中性であることを意味します。
ハイドロニウムイオンの濃度が増加すると、溶液のpHが減少し、酸性溶液を示します。逆に、水酸化物イオン濃度が増加するとpHが増加し、溶液が塩基性またはアルカリ性になります。
ハイドロニウムイオンと水酸化物イオンの関係は、次の方程式を使用して数学的に発現できます。
[h3o+]×[oh-] =kw
ここで、KWは水のイオン生成物定数であり、特定の温度で一定の値です（25°Cで約1 x 10^-14）。
この方程式は、ヒドロニウムイオンの濃度が増加すると、水酸化物イオンの濃度が低下してKWの一定の値を維持する必要があることを示しています。同様に、水酸化物イオン濃度が増加すると、水素イオン濃度が低下する必要があります。
したがって、酸性溶液では、水素イオン濃度が高くなりますが、水酸化物イオン濃度は低くなります。基本的な溶液では、水酸化物イオン濃度が高くなりますが、水素イオン濃度は低くなります。中性溶液では、水素と水酸化物イオン濃度の両方が非常に低く、等しい。
