En vattenlösning av ammoniak fungerar som en svag bas eftersom den kan ta emot en proton (H+) från vatten. När ammoniak löses i vatten, genomgår den en reaktion med vatten för att bilda ammoniumjoner (NH4+) och hydroxidjoner (OH-). Jämviktskonstanten för denna reaktion är liten, vilket innebär att endast en liten mängd ammoniak omvandlas till ammoniumjoner och hydroxidjoner. Den lilla mängd hydroxidjoner som produceras räcker dock för att göra lösningen basisk.

Reaktionen mellan ammoniak och vatten kan representeras av följande ekvation:

NH3 + H2O ⇌ NH4+ + OH-

Jämviktskonstanten för denna reaktion är:

Kb =[NH4+][OH-]/[NH3]

Vid 25°C är Kb =1,8 x 10^-5. Det betyder att för varje mol ammoniak som löses i vatten produceras endast 1,8 × 10^-5 mol ammoniumjoner och hydroxidjoner.

Den lilla mängd hydroxidjoner som produceras räcker för att göra lösningen basisk. Detta beror på att hydroxidjoner är starka baser, och de kan helt dissociera i vatten för att bilda vätejoner (H+) och hydroxidjoner. Vätejonerna som bildas genom dissociering av hydroxidjoner reagerar med vatten och bildar hydroniumjoner (H3O+). Hydroniumjoner är ansvariga för surheten i lösningar.

pH för en vattenlösning av ammoniak kan beräknas med hjälp av följande ekvation:

pH =14 - pOH

pOH för en vattenlösning av ammoniak kan beräknas med hjälp av följande ekvation:

pOH =-log[OH-]

Vid 25°C är pH för en 0,1 M lösning av ammoniak 11,63. Det betyder att lösningen är grundläggande.