אחת מהתגובות הנפוצות והמוכרות בכימיה היא תגובת סתירה בין חומצה לבסיס. בתגובה זו מגיבים חומר המסווג כחומצה עם חומר המסווג כבסיס, ונוצרים בה מלח ומים. איך ניתן לקבוע האם חומר הוא חומצי או בסיסי? בכדי לייצר אחידות בסיווג החומרים נקבע מדד חומציות או ערך ההגבה. מדד זה מתייחס לריכוז יוני המימן (H+) בתמיסה במולר. מאחר שמדובר בריכוזים קטנים, שנעים לרוב בין 1 מולר ל־10-14 מולר, הוחלט לבצע פעולה מתמטית על הריכוז ולהציג את -log[H+], כלומר את מינוס לוג ריכוז יוני המימן בתמיסה. סולם החומציות מסומן ב־pH, והתחום השכיח במדד הוא 0 עד 14. במים מזוקקים יש 10-7 יוני מימן ולכן ה־pH של מים מזוקקים הוא 7, והוא נקבע כערך ניטרלי, שאינו חומצה ואינו בסיס. תמיסות בעלות מדד pH נמוך מ־7 הן חומציות, לכן ככל שהערך נמוך יותר כך ריכוז יוני המימן גבוה יותר, והחומצה נחשבת לחומצית יותר. תמיסות בעלות מדד pH גבוה מ־7 הן בסיסיות, לכן ככל שהערך גבוה יותר כך ריכוז יוני המימן נמוך יותר, והבסיס נחשב לבסיסי יותר.

אף על פי שחומציות מתייחסת ליוני מימן, בתמיסות מימיות לרוב אין יוני מימן חופשיים, אלא יוני הידרונים, H₃O+, שהם תוצאה של יוני מימן שהתרכבו עם מולקולת מים.

מים מזוקקים שאינם חשופים לאוויר הם ניטרליים. לעיתים, כאשר מודדים את ה־pH של מים מזוקקים מגלים שהוא מתחת ל־7. הדבר נובע מכך שבמים מזוקקים בדרגת ניקיון גבוהה מתמוסס פחמן דו־חמצני מהסביבה ויוצר חומצה פחמתית, שמורידה את רמת ה־pH של המים.

למה סולם החומציות נע בין 0 ל־14?

במים המולקולות מגיבות זו עם זו כל הזמן לקבלת יוני הידרוניום (יונים חומציים) ויוני הידרוקסיד

(יונים בסיסים) 2H₂O  H₃O+ + OH-. בין יונים אלו קיים שיווי משקל, כך שמכפלת ריכוזיהם היא תמיד 10-14. כלומר במים מזוקקים, שהם ניטרליים, יש לנו 10-7 יוני הידרוניום ו־10-7 יוני הידרוקסיד. בבסיסים, כאשר ריכוז יוני ההידרוקסיד עולה, ריכוז יוני ההידרוניום יורד. בחומצות, כאשר ריכוז יוני ההידרוניום עולה, ריכוז יוני ההידרוקסיד יורד. למשל בתמיסה בסיסית בעלת pH 14 יהיו 10-14 מולר יוני הידרוניום ו־1 מולר יוני הידרוקסיד. בתמיסה חומצית בעלת pH 0 יהיו 10-14 מולר יוני הידרוקסיד ו־1 מולר יוני הידרוניום.