pH
Liuosten pH on tärkeä kemiallinen ominaisuus. Happi on paljon elektronegatiivisempi kuin vety. Molemmat jaetut elektronit hapen ja vedyn välisessä sidoksessa viettävät yleensä enemmän aikaa happiatomin kuin vedyn kanssa. Vaikka suurin osa vesimolekyyleistä pysyy ehjinä nestemäisessä vedessä, milloin tahansa muutama yksittäinen vetyatomi alistuu elektronegatiivisen hapen paineeseen ja menettää otteensa molemmista jaetuista elektroneista. Kun näin tapahtuu, kovalenttinen sidos katkeaa ja vetyioni (positiivinen varaus, koska se on menettänyt elektroninsa hapelle, lyhenne = H+) vapautuu. Alkuperäisen vesimolekyylin jäljelle jäävää osaa kutsutaan hydroksidi-ioniksi (negatiivinen varaus, koska se säilytti ylimääräisen elektronin, lyhenne = OH-). Vaikka H+- ja OH-ioneja on liuoksessa hyvin vähän, niillä voi olla valtava vaikutus liuoksen ominaisuuksiin, varsinkin jos ne eivät ole tasapainossa. Puhtaassa vedessä jokainen muodostuva hydroksidi-ioni muodostaa vetyionin, joten anioneja ja kationeja on yhtä monta. Jos veteen kuitenkin lisätään liuennutta ainetta, tämä tasapaino voi muuttua.
Kloorivetyhappo (HCl) on molekyyliyhdiste, joka dissosioituu (erottuu) helposti, koska kloori on niin voimakkaasti elektronegatiivinen. Kun HCl laitetaan veteen, sen kovalenttiset sidokset katkeavat muodostaen H+- ja Cl-ioneja, jotka lisäävät H+-ionien pitoisuutta liuoksessa. Näin syntyy hapan liuos, koska H+-ioneja on enemmän kuin OH-ioneja. Yhdisteitä, jotka lisäävät H+-ioneja liuoksiin, kutsutaan hapoiksi. Sitä vastoin on myös aineita, kuten ammoniakki (NH3), jotka ovat emäksiä, koska ne aiheuttavat H+-ionien konsentraation pienenemisen, jolloin syntyy emäksinen liuos.
Koska vesimolekyylien jakautuminen on äärimmäisen harvinaista, vety- ja hydroksidi-ionien määrä liuoksessa on niin pieni, että käytämme erityistä logaritmiin perustuvaa kaavaa mittaamaan läsnä olevien vety-ionien lukumäärää, jolloin saamme helpommin käsiteltäviä lukuja pH-asteikolla. pH-asteikko ulottuu 0:sta 14:ään, ja se edustaa vetyionien (H+) pitoisuutta liuoksessa. Puhtaan veden pH on 7, mikä tarkoittaa 1 x 10-7 vetyionia yhtä ehjää vesimolekyyliä kohti. Tämä on 
vain yksi H+-ioni jokaista 10 miljoonaa H2O-molekyyliä kohti!
PH-asteikolla H+-ionien pitoisuuden kasvaessa pH-arvot laskevat. Tämä tarkoittaa, että matala pH-arvo edustaa korkeaa H+-ionikonsentraatiota (hapan liuos) ja korkea pH-arvo edustaa matalaa H+-konsentraatiota (emäksinen liuos). Lopuksi, jokaisella pH-asteikon kokonaisluvun muutoksella todellinen H+-ionikonsentraatio muuttuu kymmenkertaisesti. Esimerkiksi pH:n muutos arvosta 7 arvoon 8 vastaa vetyionikonsentraation laskua arvosta 1:10 miljoonasta arvoon 1:100 miljoonasta.
pH-testeri
Tässä tehtävässä määrität joidenkin tavallisten kotitalous- ja ruoka-aineiden pH:n.
puskurit
Miksi välitämme liuoksen pH:sta? Suurin osa elimistön soluista toimii vain hyvin kapealla alueella lähellä neutraalia pH:ta. Entsyymit, jotka auttavat meitä kasvamaan ja lisääntymään, hajottavat syömäämme ravintoa ja avustavat muissa elintärkeissä toiminnoissa, toimivat kaikki tietyllä, kapealla pH-alueella. Tämän pH:n ylläpitämiseksi lähes kaikissa elävissä liuoksissa on puskureita.
Puskuri on aine, joka minimoi liuoksen pH:n muutoksen. Useimmat puskurit koostuvat heikon hapon ja heikon emäksen yhdistelmästä, jossa emäs on anioni, joka jää jäljelle sen jälkeen, kun heikko happo dissosioituu (erottuu) vapauttaen H+-ioneja. Tämä saattaa kuulostaa hämmentävältä, mutta itse asiassa kyseessä on melko yksinkertainen edestakainen reaktio, jossa puskuri toimii ”ystävänä” H+-ioneille tarvittaessa, mutta myös OH-ioneille tarvittaessa, jolloin pH-arvo pysyy jatkuvasti tasapainossa.
Kuvittele perhe, jossa on kolme lasta. Jos vanhimmalla ja nuorimmalla lapsella on tapana riidellä paljon, keskimmäinen lapsi toimii usein ”puskurina” kahden riitelevän lapsen välillä. Kun tässä tilanteessa puhumme puskurista, tarkoitamme, että keskimmäinen lapsi leikkii vanhempien lasten leikkejä silloin, kun vanhin lapsi tarvitsee huomiota, ja leikkii yksinkertaisempia, nuorempien lasten leikkejä silloin, kun nuorin lapsi tarvitsee huomiota. Siirtymällä vastaamaan kummankin lapsen tarpeita keskimmäinen lapsi puskuroi tilannetta, mikä johtaa siihen, että lapset ovat vähemmän vihaisia. Tämä ei ehkä ole optimaalista keskimmäisen lapsen puskurin kannalta, mutta se tekee vanhemmat onnellisemmiksi!
Liuoksissa kemiallinen puskuri toimii samalla tavalla. Esimerkiksi hiilihappo (H2CO3) on heikko happo. Kun se laitetaan liuokseen, pieni määrä hiilihappoa dissosioituu H+-ioneiksi ja jäljelle jääväksi bikarbonaattianioniksi (HCO3-). Tämä lisää H+-ionien pitoisuutta ja laskee pH-arvoja (kohti happamia). Bikarbonaatti-ionia pidetään heikkona emäksenä, koska jos liuoksessa on paljon H+ -ioneja, se assosioituu uudelleen (sitoutuu kemiallisesti) ylimääräisten H+ -ionien kanssa muodostaen uudelleen heikon hapon, mikä pienentää H+ -ionien konsentraatiota, jolloin pH-arvot nousevat (takaisin kohti emäksisiä).
Puskurit ylläpitävät liuoksen pH:ta säätämällä kemiallisten reaktioidensa suuntaa (dissosioitumalla tai uudelleen assosioitumalla) vasteena liuokseen tulevien tai liuoksen sisältämien tai sieltä lähtevien toisten aineiden aiheuttamille lisäyksille tai vähennyksille. Jos puskuroituun liuokseen lisätään vahvaa happoa, kuten suolahappoa (HCl), puskuroidussa liuoksessa on yhtäkkiä ylimäärä H+ -ioneja HCl:n dissosioitumisen seurauksena. Liuoksessa olevat puskurit reagoivat sitomalla näitä ylimääräisiä H+ -ioneja muodostaakseen uudelleen heikon hapon, jolloin ylimääräiset H+ -ionit kuluvat loppuun niin, että pH voi pysyä suunnilleen samana hapon lisäämisestä huolimatta. Hiilihappo/bikarbonaatti-ionien läsnäolo verenkierrossa on yksi tärkeimmistä tavoista, joilla elimistösi säätelee veresi pH:ta välttääkseen asidoosin tai alkaloosin, jotka molemmat ovat hengenvaarallisia tiloja, jotka johtuvat veren pH-tason muutoksista.