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Le pH ou potentiel hydrogène

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Introduction :

De nombreux produits de consommation comme les eaux minérales ou les produits ménagers comportent la mention de pH. Le pH signifie potentiel hydrogène. De manière concrète, il indique l’acidité, la basicité ou la neutralité d’un produit.
Ce cours nous permettra de découvrir ce qu’est le pH.
Nous définirons ce terme, puis nous associerons le caractère acide ou basique des solutions à la présence d’ions hydrogène H+\text{H}^+ ou d’ions hydroxyde HO\text{HO}^-. Nous présenterons ensuite les deux méthodes qui permettent de mesurer le pH. Enfin, nous expliquerons la dangerosité de certaines solutions acides et basiques.

Définition du pH

On parle souvent du goût acide d’un jus de citron et du goût neutre de l’eau plate.
Il ne suffit pas de se fier à notre goût pour juger de l’acidité d’un aliment. Il existe une méthode plus fiable pour estimer le taux d’acidité d’un produit : le pH.

La valeur du pH est inscrite sur de nombreux produits ménagers et alimentaires. C’est donc une grandeur fréquemment mesurée dans l’industrie pour juger de la qualité d’un produit.

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Définition

pH :

« pH » signifie potentiel hydrogène. Le pH indique le caractère acide, basique ou neutre d’une solution aqueuse. C’est une grandeur sans unité comprise entre 0 et 14.

  • Si le pH d’une solution est entre 0 et 7, la solution est dite acide.
  • Si le pH d’une solution est égal à 7, la solution est dite neutre.
  • Si le pH d’une solution est entre 7 et 14, la solution est dite basique.

Échelle de pH

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Exemple

Le pH de l’eau pure est égal à 7, il s’agit donc d’une solution neutre.

Étiquette d’eau minérale

Cette étiquette nous indique que l’eau minérale est pratiquement neutre.

Nous allons à présent expliquer le caractère acide et basique d’une solution par la présence de certains ions.

Lien entre les ions et le pH

La valeur du pH est liée à la présence d’ions hydrogène H+\text{H}^+ et d’ions hydroxyde HO\text{HO}^- dans une solution.

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Rappel

Un ion est un atome qui a perdu ou gagné un ou plusieurs électrons. Il peut être chargé positivement ou négativement.

Lorsqu’une solution contient une quantité égale d’ions hydrogène H+\text{H}^+, chargés positivement, et d’ions hydroxyde HO\text{HO}^-, chargés négativement, on peut affirmer que la solution est neutre.

Lorsqu’une solution contient une quantité plus importante d’ions hydroxyde HO\text{HO}^-, que d’ions H+\text{H}^+, on peut affirmer que la solution est basique.

Lorsqu’une solution contient une quantité plus importante d’ions hydrogène H+\text{H}^+, que d’ions HO\text{HO}^-, on peut affirmer que la solution est acide.

Solutions aqueuses acide, neutre et basique

Voyons maintenant par quels moyens il est possible de mesurer le pH.

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Attention

Une solution d’acide chlorhydrique, dont le pH est égal à 0, est très acide et très concentrée en ions H+\text{H}^+.
Une solution de soude (également appelée hydroxyde de sodium), de pH égal à 14 sera, quant à elle, très basique et très concentrée en ions HO\text{HO}^-. Il est dangereux de manipuler des telles solutions concentrées. En effet, elles sont corrosives.
Il faut donc prendre des précautions lorsqu’on les utilise :

  • porter des lunettes de protection, une blouse ainsi que des gants ;
  • manipuler dans un endroit ventilé, sous une hotte aspirante.
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Définition

Corrosif :

Un produit corrosif est un produit qui ronge ou corrode les surfaces. Les solutions corrosives sont identifiées en chimie par le pictogramme ci-dessous :

pictogramme produit corrosif

Mesure du pH

Il existe deux méthodes principales pour déterminer le pH d’une solution.

Première méthode : utilisation du papier pH

On dépose une goutte de la solution à analyser sur un papier spécial dit le papier pH.
On observe un changement de couleur sur le papier. À partir de la couleur obtenue, on s’aide d’un nuancier qui associe une valeur de pH à la couleur prise par le papier. Il est ainsi possible d’estimer le pH de la solution en question.

Estimation du pH à l’aide d’un papier pH

D’après le nuancier, le pH de la solution ci-dessous est égal à 9.

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Attention

Attention, la méthode du papier pH ne donne qu’une estimation de la valeur du pH.

Cette méthode est donc peu précise, c’est pourquoi on a souvent recours à une seconde méthode qui est l’utilisation du pH-mètre.

Seconde méthode : utilisation du pH-mètre

On place l’embout de l’appareil, appelé électrode, dans la solution. Cette électrode a la capacité de détecter les ions H+\text{H}^+, autrement dit, elle mesure l’acidité de la solution.

Mesure du pH

D’après la mesure ci-dessus, le pH de la solution est de 7,18.

Conclusion :

Dans ce cours, nous avons défini le pH et expliqué qu’il existait deux méthodes pour le mesurer.
Nous avons déterminé trois caractères chimiques possibles pour une solution selon la valeur du pH mesuré : les caractères acide, neutre et basique.
Nous avons également associé le caractère acide à la présence importante d’ions hydrogène dans une solution et le caractère basique à la prédominance des ions hydroxyde. Enfin, nous avons souligné la dangerosité des solutions acides et basiques très concentrées.