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Die Messung der elektrischen Leitfähigkeit von reinem Wasser zeigt,
dass dieses in geringem Masse Ionen enthält. Diese Ionen entstehen aus
der sogenannten Eigendissoziation des Wassers (Autoprotolyse).
Die Konzentrationen der beiden entstehenden Teilchen und betragen jeweils bei 25C . Im Protolysengleichgewicht kann Wasser als Ampholyt formuliert werden
oder einfacher als
Danach ist das sogenannte Ionenprodukt des Wassers
Die eckigen Klammern [ ] bezeichnen Konzentrationsangaben.
In einer sauren Lösung ist
, in einer alkalischen
dagegen
. Bei
spricht man von einer
neutralen Lösung.
Es ist üblich zur Charakterisierung einer wässrigen Lösung den pH-Wert anzugeben
zu dessen Berechnung näherungsweise die Konzentration anstelle der
Aktivität (Wirkkonzentration) der
Wasserstoffionen eingesetzt wird.
Der pH-Wert einer Lösung kann mit Hilfe einer galvanischen Zelle und
einem pH-Meter gemessen werden.
Sein Wert liegt in wässrigen Lösungen in einem Bereich zwischen pH = 0 ( = 1 M; stark saure Lösung), pH = 7 (neutral) und pH = 14 ( = 10 M und 1 M; stark alkalische bzw. basische Lösung).

Anmerkung:

Der pH-Wert einer M HCl ist 4, der einer M HCl jedoch nicht 10 sondern etwa 7.
Der pH-Wert kann elektrochemisch oder über Indikatoren
bestimmt werden.
Indikatoren sind Farbstoffsäuren oder Farbstoffbasen, die stark
gefärbte Lösungen haben und deren Überführung zur
konjugierten Base oder Säure von einer deutlichen Farbänderung
begleitet wird.
(s. Tabelle 2 für die Säuren: HMO, HMR und HBTB).
Indikatoren können daher sowohl zur Abschätzung als auch zur
genauen Messung des pH-Wertes einer Lösung verwendet werden, wobei im
zweiten Fall nicht mehr das Auge, sondern ein Spektralphotometer oder ein
Kolorimeter zur Farbbestimmung eingesetzt wird.
Indikatoren werden oft zur Anzeige von pH-Änderungen bei Säure-Base-Titrationen eingesetzt. Dabei sollte die beigefügte Menge Indikator möglichst klein sein, sodass die Titration durch ihn nicht verfälscht wird.
Eine entsprechende Kontrolle ist immer empfehlenswert.
Für eine Farbstoffsäure gilt:
Wenn und unterschiedlich gefärbt sind, lässt sich
zeigen, dass mit dem Auge ein Farbumschlag im pH-Intervall
wahrgenommen werden kann.