A Définitions
aLe pH : potentiel hydrogène
Les domaines de pH sont :
une solution acide a un pH compris entre 0 et 7 ;
une solution neutre a un pH égal à 7,0 ;
une solution basique a un pH compris entre 7 et 14.
Plus le pH est bas ( 7) et plus la solution est acide. Inversement, plus le pH est élevé (> 7) et plus la solution est basique.
bLa relation entre pH et concentration en ion H3O+
Les propriétés acides ou basiques d'une solution vont dépendre de la concentration en ion oxonium H3O+, notée [H3O+].
Le pH est donc une grandeur liée à la concentration en ion oxonium selon une relation valable entre 0 et 14 :
pH = –log [H3O+], où [H3O+] est exprimée en mol.L–1.
Inversement, la concentration en ion oxonium [H3O+] est liée au pH par :
[H3O+] = 10–pH.
Plus une solution contient des ions H3O+, plus son pH est faible.
APPLICATION
1. Le pH d'une solution est 3,5. La solution est-elle acide ou basique ?
2. Quelle est la concentration en ion oxonium [H3O+]de cette solution ?
Solution
1. Comme le pH est inférieur à 7, la solution est acide.
2. La concentration en ion oxonium se calcule avec [H3O+] = 10–pH, soit :
[H3O+] = 10–3,5 = 3,1 × 10–4 mol.L–1.
B La mesure du pH
Papier pH
Le pH peut être mesuré avec du papier pH en trempant un agitateur en verre dans la solution à tester et en touchant ensuite le papier pH avec l'agitateur en verre. Le papier pH prend ensuite une teinte qui correspond à un certain pH. La méthode est rapide mais peu précise : le pH est déterminé à une unité près.
pH-mètre
Une technique plus précise consiste à utiliser un pH-mètre : il faut rincer la sonde de pH avec de l'eau déminéralisée puis l'essuyer avant de la tremper dans la solution. Il faut homogénéiser la solution pour mesurer correctement la valeur du pH. Cette méthode est plus précise : le pH est déterminé à 0,1 près.
Attention
Il faut étalonner le pH-mètre avant de l'utiliser.