I samband med vatten (H2O) finns inte vätejoner (H+) när det är i sin rena form. Själva vattnet genomgår en process som kallas autojonisering , där en liten del av vattenmolekylerna dissocierar till H+ och hydroxidjoner (OH-). Dessa joner finns dock i lika stora koncentrationer och bibehåller en neutral total laddning, vilket är anledningen till att rent vatten har ett pH på 7.

Orsaken till närvaron av både H+ och OH- joner i rent vatten ligger i vattenmolekylens polaritet. På grund av skillnaden i elektronegativitet mellan syre och väte, drar syreatomen till sig elektroner något mot sig själv, vilket skapar en liten negativ laddning på syreänden och en lätt positiv laddning på väteänden av molekylen. Detta tillåter andra vattenmolekyler att interagera med dessa delvis laddade regioner, vilket leder till enstaka överföringar av vätejoner (protoner) från en vattenmolekyl till en annan.

Även om koncentrationen av dessa joner i rent vatten är mycket låg (ungefär 1 x 10^-7 mol per liter), är det denna balans mellan H+ och OH-joner som bestämmer vattnets pH och dess sura eller basiska natur. Avvikelser från denna balans, där koncentrationen av H+-joner ökar eller minskar, resulterar i sura respektive basiska lösningar.