A quantidade de íons hidrônio (H3O+) e íons hidróxido (OH-) em uma solução está inversamente relacionada. Essa relação é determinada pelo pH da solução. O pH é uma medida da acidez ou basicidade de uma solução e é definido como o logaritmo negativo da concentração de íons hidrogênio ([H+]).

Em água pura a 25 °C, a concentração de íons hidrônio é igual à concentração de íons hidróxido, e ambas são muito baixas (aproximadamente 1 x 10^-7 moles por litro). Isso significa que a água pura é neutra, com pH 7.

Quando a concentração de íons hidrônio aumenta, o pH da solução diminui, indicando uma solução ácida. Por outro lado, quando a concentração de íons hidróxido aumenta, o pH aumenta e a solução torna-se básica ou alcalina.

A relação entre íons hidrônio e íons hidróxido pode ser expressa matematicamente usando a seguinte equação:

[H3O+] × [OH-] =Kw

onde Kw é a constante do produto iônico para a água, que é um valor constante a uma determinada temperatura (aproximadamente 1 x 10^-14 a 25 °C).

Esta equação mostra que se a concentração de íons hidrônio aumenta, a concentração de íons hidróxido deve diminuir para manter o valor constante de Kw. Da mesma forma, se a concentração do íon hidróxido aumentar, a concentração do íon hidrônio deverá diminuir.

Portanto, em uma solução ácida, a concentração de íons hidrônio é maior, enquanto a concentração de íons hidróxido é menor. Numa solução básica, a concentração de íons hidróxido é maior, enquanto a concentração de íons hidrônio é menor. Em uma solução neutra, as concentrações de íons hidrônio e hidróxido são muito baixas e iguais.