La quantità di ioni idronio (H3O+) e ioni idrossido (OH-) in una soluzione è inversamente proporzionale. Questa relazione è determinata dal pH della soluzione. Il pH è una misura dell'acidità o della basicità di una soluzione ed è definito come il logaritmo negativo della concentrazione degli ioni idrogeno ([H+]).

Nell'acqua pura a 25°C, la concentrazione degli ioni idronio è uguale alla concentrazione degli ioni idrossido ed entrambi sono molto bassi (circa 1 x 10^-7 moli per litro). Ciò significa che l’acqua pura è neutra, con un pH pari a 7.

Quando la concentrazione di ioni idronio aumenta, il pH della soluzione diminuisce, indicando una soluzione acida. Al contrario, quando la concentrazione dello ione idrossido aumenta, il pH aumenta e la soluzione diventa basica o alcalina.

La relazione tra ioni idronio e ioni idrossido può essere espressa matematicamente utilizzando la seguente equazione:

[H3O+] × [OH-] =Kw

dove Kw è la costante del prodotto ionico per l'acqua, che è un valore costante a una determinata temperatura (circa 1 x 10^-14 a 25 °C).

Questa equazione mostra che se la concentrazione degli ioni idronio aumenta, la concentrazione degli ioni idrossido deve diminuire per mantenere costante il valore di Kw. Allo stesso modo, se la concentrazione degli ioni idrossido aumenta, la concentrazione degli ioni idronio deve diminuire.

Pertanto, in una soluzione acida, la concentrazione di ioni idronio è maggiore, mentre la concentrazione di ioni idrossido è inferiore. In una soluzione basica, la concentrazione di ioni idrossido è maggiore, mentre la concentrazione di ioni idronio è minore. In una soluzione neutra, le concentrazioni di ioni idronio e idrossido sono molto basse e uguali.