A savak minden esetben protonokat ( vagy hidróniumionokat H3O+), a bázisok pedig OH- (hidroxid) ionokat adnak a vizes oldatokban.
A H3O+ iont a H+ ionnal azonosnak tekintjük, mivel ez a H+ ion egy vízmolekulához csatlakozik. A proton nem létezhet vizes oldatban, pozitív töltése miatt vonzódik a vízmolekulák elektronjaihoz, és a H3O+ szimbólumot ennek az átvitelnek a jelzésére használjuk.
Az egyenlet a következőképpen írható fel:
H+ + H2O(l) → H3O+(aq).
Ez hidrolízis, mivel a víz mint reagens vesz részt benne.
Vizsgáljuk meg a kérdésben szereplő első egyenletet , a víz ionizációs egyenletét:
H2O(l) + H2O(l)→H3O+(aq) + OH-(aq)
A H3O+ a H2O konjugált sava. A H3O+ tehát a vizes oldatban lévő protonok rövidítéseként használatos. Nem vizes oldatban a proton más szerkezetet alkotna.
A második egyenlet:
H2O(l) → H+(aq) + OH-(aq)
megmutatja, hogy a H2O egyenlő részben H+ és OH- ionokból áll, és amfoter (lehet sav vagy bázis), amelynek van egy deprotonált formája (OH-). Az ionos komponens nagyon alacsony koncentrációban van, és a vízmolekulát általában kovalensnek tekintik, dipólusmomentuma pedig az enyhe pozitív töltésnek kedvez.
A H3O+ ion koncentrációja a tiszta vízben 25° C-on 10^-7 dm^-3 . Ez a következőképpen írható fel:
= 10^-7
ahol a szimbólum a “molaritását” jelenti (mértékegysége mol dm^-3).
A tiszta víz ionizációja során keletkező H3O+ és OH- ionok számának egyenlőnek kell lennie ( az egyenletből):
= = 10^-7).
Ez azt mutatja, hogy a tiszta víz nem savas vagy bázikus, hanem semleges. A = szorzata a víz ionos szorzata.