Définition et échelle de pH
Formule du pH
Concentration en ions oxonium
- pH < 7 : La solution est acide. Plus le pH est proche de 0, plus la solution est acide.
- pH = 7 : La solution est neutre. C'est le cas de l'eau pure à 25 °C.
- pH > 7 : La solution est basique (ou alcaline). Plus le pH est proche de 14, plus la solution est basique.
測定 Mesure du pH
Le papier pH
Le papier pH est une bandelette de papier imprégnée d'un mélange d'indicateurs colorés. Lorsqu'il est plongé dans une solution, il prend une couleur spécifique qui est comparée à une échelle de couleurs fournie avec le rouleau ou le livret. Cette méthode est simple, rapide et peu coûteuse, mais elle offre une mesure approximative du pH (généralement à 0,5 unité près).
Le pH-mètre
Le pH-mètre est un appareil électronique qui permet une mesure précise du pH. Il est constitué d'une sonde (électrode de verre) que l'on plonge dans la solution à analyser. Le pH-mètre affiche directement la valeur du pH. Avant chaque utilisation, il doit être étalonné à l'aide de solutions tampons de pH connus (généralement pH 4, 7 et 10) pour garantir la fiabilité des mesures.
L'eau et les ions H₃O⁺ et HO⁻
Autoprotolyse de l'eau
Ke = [H₃O⁺] x [HO⁻] = 10⁻¹⁴Cette relation est fondamentale car elle montre qu'une augmentation de la concentration en H₃O⁺ entraîne une diminution de la concentration en HO⁻, et inversement. C'est ce qui explique le lien entre acidité, basicité et la valeur du pH :
- En solution acide, [H₃O⁺] > [HO⁻].
- En solution neutre, [H₃O⁺] = [HO⁻] = 10⁻⁷ mol/L, donc pH = 7.
- En solution basique, [H₃O⁺] < [HO⁻].
A retenir :
Résumé des notions clés
- Le pH mesure l'acidité ou la basicité d'une solution aqueuse.
- Il est défini par pH = -log[H₃O⁺] ou [H₃O⁺] = 10⁻ᵖᴴ.
- L'échelle de pH va de 0 à 14 : acide < 7, neutre = 7, basique > 7.
- Une variation d'une unité de pH correspond à un facteur 10 sur la concentration en H₃O⁺.
- La mesure se fait avec du papier pH (approximatif) ou un pH-mètre (précis).
- L'eau subit une autoprotolyse : 2H₂O ⇌ H₃O⁺ + HO⁻.
- Le produit ionique de l'eau est Ke = [H₃O⁺] x [HO⁻] = 10⁻¹⁴ à 25°C.
