Le pH d'une solution aqueuse

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Fiches
Classe(s) : 1re ST2S | Thème(s) : L'utilisation en toute sécurité des produits ménagers acides et basiques

A Définitions

aLe pH : potentiel hydrogène

La relation de définition du pH est valable entre 0 et 14, quelles que soient les concentrations des ions.

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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+.

Les chimistes mesurent une grandeur liée à la concentration en ion oxonium notée [H3O+] :

Image dont le contenu est 	pH en unité pHpH = – log [H3O+]	[H3O+] en mol.L–1; Fin de l'image

Inversement, la concentration en ions oxonium [H3O+] est liée au pH par : [H3O+] = 10–pH.

Plus une solution contient des ions H3O+, plus son pH est faible.

Exemple

1. Le pH d’une solution est 3,5. La solution est-elle acide ou basique ?

2. Quelle est la concentration en ions oxonium [H3O+] ?

Réponses :

1. Comme le pH est inférieur à 7, la solution est acide.

2. La concentration en ions oxonium se calcule avec [H3O+] = 10–pH, soit :

[H3O+] = 10–3,5 = 3,1 × 10–4 mol.L–1.

B La mesure du 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 celui-ci. 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.

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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.

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Attention

Il faut étalonner le pH-mètre avant de l’utiliser.

C Le produit ionique de l’eau

À 25 °C, le produit ionique de l’eau est : Ke = [H3O+] × [HO] = 1,0 × 10–14.

Le produit ionique est une constante. Ainsi, comme le produit entre les concentrations des ions oxonium et hydroxyde doit être constant, lorsqu’une concentration augmente l’autre diminue : plus le pH devient acide, plus la concentration en ions oxonium augmente et plus celle des ions hydroxyde faiblit.

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