Dans le contexte de l’eau (H2O), les ions hydrogène (H+) ne sont pas présents lorsqu’elle est sous sa forme pure. L'eau elle-même subit un processus appelé autoionisation. , où une petite fraction des molécules d’eau se dissocie en ions H+ et hydroxyde (OH-). Cependant, ces ions existent en concentrations égales, maintenant une charge globale neutre, c'est pourquoi l'eau pure a un pH de 7.

La raison de la présence d’ions H+ et OH- dans l’eau pure réside dans la polarité de la molécule d’eau. En raison de la différence d’électronégativité entre l’oxygène et l’hydrogène, l’atome d’oxygène attire légèrement les électrons vers lui, créant une légère charge négative à l’extrémité oxygène et une légère charge positive à l’extrémité hydrogène de la molécule. Cela permet à d’autres molécules d’eau d’interagir avec ces régions partiellement chargées, conduisant au transfert occasionnel d’ions hydrogène (protons) d’une molécule d’eau à une autre.

Bien que la concentration de ces ions dans l’eau pure soit très faible (environ 1 x 10^-7 moles par litre), c’est cet équilibre entre les ions H+ et OH- qui détermine le pH de l’eau et sa nature acide ou basique. Les écarts par rapport à cet équilibre, où la concentration en ions H+ augmente ou diminue, entraînent respectivement des solutions acides ou basiques.