De pH is een uitdrukking voor de zuurtegraad van een waterige oplossing. De pH van een neutrale waterige oplossing ligt bij kamertemperatuur rond de 7. Zure oplossingen hebben een pH lager dan 7, basische oplossingen hebben een pH hoger dan 7.
Het concept pH is in 1909 geïntroduceerd door Søren Sørensen. De p staat voor het Duitse Potenz, dat kracht/macht betekent, en de H staat voor het waterstofion (H+) (Latijn: Pondus hydrogenii of Potentia hydrogenii). De link met de formule is duidelijk: het is de macht van de concentratie aan waterstofionen.
De pH is gelijk aan het tegengestelde van de logaritme (met grondtal 10) van de concentratie H+. De eenheid van concentratie is hierbij mol/liter. Omdat deze concentraties zeer klein kunnen worden, is het handiger om met de logaritmische schaal te werken. In formulevorm wordt de pH aldus gedefinieerd als volgt:
pH = -log H+
Formeel is het beter om de pH te omschrijven als het tegengestelde van de logaritme van de waterstofionen-activiteit:
pH = -log γH+
Daarbij geeft de factor γ de activiteitscoëfficiënt en het product γH+ de activiteit van de waterstofionen weer en heeft het een waarde tussen de 0 en de 1 (1.00 voor zuiver water, verdund of verontreingd: kleiner dan 1). In normale omstandigheden is de factor f bij benadering gelijk aan 1. Echter bij koud zeewater bijvoorbeeld spelen de factoren temperatuur en opgeloste zouten wel degelijk een belangrijke rol (en is γ < 1): neutrale pH is niet gelijk aan 7.
In water of in een waterige oplossing is een deel van de watermoleculen aanwezig in de vorm van ionen (autoprotolyse). Twee H2O-moleculen zijn dan gesplitst in een positief H3O+-ion en een negatief OH--ion. Het oplosbaarheidsproduct van de beide ionen in water is 10-14 mol/l (bij 22 °C), dat wil zeggen dat voor elke waterige oplossing geldt dat het product van de concentratie aan OH- en de concentratie van H+ altijd gelijk is aan 10-14 mol/l. Als we dus uitgaan van zuiver water, dan is zoveel water in ionen opgesplitst dat zowel de concentratie H+ als de concentratie van OH- gelijk is aan 1:10 000 000 = 10-7. De pH hiervan is volgens de formule dus: - log10-7 = - (-7)log10 = 7. Alle oplossingen met een pH van 7 worden neutrale oplossingen genoemd. Zo'n oplossing is niet zuur en ook niet basisch.
De pH-schaal is een logaritmische schaal die voor waterige oplossingen praktisch loopt van 0 tot 14. Lager dan 7 betekent dat de oplossing zuur is, hoe lager hoe zuurder. Dus dat betekent dat hoe lager de pH hoe hoger de concentratie hydronium-ionen in de oplossing is. Boven 7 wil zeggen dat de oplossing basisch is. Oftewel hoe hoger de pH hoe lager de concentratie hydronium-ionen en dus hoe hoger de concentratie hydroxide-ionen. Waarden beneden 0 en boven 14 zijn mogelijk en zulke oplossingen zijn over het algemeen zeer gevaarlijk: geconcentreerde zuren en geconcentreerde logen. Bij een pH die lager is dan -1 moet de c(H3O+)=10,1 mol/l