Définition
Le pH (potentiel Hydrogène) est une grandeur qui mesure l'acidité ou la basicité d'une solution aqueuse. Il indique la concentration en ions hydrogène (H⁺) présents dans l'eau.
L'échelle de pH va généralement de 0 à 14. Une solution est dite acide si son pH est inférieur à 7, neutre si son pH est égal à 7 (comme l'eau pure) et basique (ou alcaline) si son pH est supérieur à 7.
Plus le pH est faible, plus la solution est acide et concentrée en ions H⁺.
L'Échelle de pH
Important : L'échelle est logarithmique. Un pH qui baisse de 1 unité = 10 fois plus d'ions H⁺. Un pH 3 est 10× plus acide qu'un pH 4, et 100× plus acide qu'un pH 5.
Concepts Clés
Le pH est une notion centrale pour comprendre les réactions chimiques dans l'eau. L'acidité provient de la capacité d'une substance, appelée acide, à libérer des ions hydrogène (H⁺) lorsqu'elle est dissoute dans l'eau.
À l'inverse, une base est une substance capable de capter ces ions H⁺.
Les Acides
- • Libèrent des ions H⁺
- • pH < 7
- • Goût aigre/piquant
- • Ex: HCl, CH₃COOH (vinaigre)
Les Bases
- • Captent des ions H⁺
- • pH > 7
- • Sensation savonneuse
- • Ex: NaOH, NH₃
Pour mesurer le pH, on utilise principalement deux outils : le papier pH (ou indicateur universel), qui change de couleur selon l'acidité, et le pH-mètre, un appareil électronique qui donne une valeur précise.
La neutralisation est une réaction chimique importante : lorsqu'on mélange un acide et une base en proportions adaptées, ils réagissent pour former de l'eau et un sel, et le pH du mélange se rapproche de 7.
Formules et Équations
Définition du pH
où [H⁺] est la concentration en ions hydrogène en moles par litre (mol/L)
Relation inverse
Cette formule permet de retrouver la concentration à partir du pH
Produit ionique de l'eau
À 25°C, dans l'eau pure :
[OH⁻] est la concentration en ions hydroxyde. Dans l'eau neutre : [H⁺] = [OH⁻] = 10⁻⁷ mol/L, d'où pH = 7
Exemples du Quotidien
🍳 Dans la cuisine
Le vinaigre (acide acétique) et le jus de citron (acide citrique) sont des solutions acides (pH ~2-3). À l'opposé, le bicarbonate de soude dissous dans l'eau forme une solution basique (pH ~8-9), utile pour neutraliser les odeurs acides ou en pâtisserie.
🌱 Dans le jardin
La qualité de la terre est évaluée par son pH. Une terre trop acide (pH bas) ne convient pas à certaines plantes comme les lavandes, qui préfèrent les sols basiques. Les jardiniers ajoutent parfois de la chaux pour augmenter le pH d'un sol trop acide.
💊 Pour la santé
L'acidité de l'estomac, due à l'acide chlorhydrique, a un pH très bas (proche de 1-2). Cela permet de digérer les aliments et de tuer de nombreuses bactéries. Les brûlures d'estomac surviennent quand cet acide remonte dans l'œsophage, dont la paroi n'est pas protégée.
Expérience : Indicateur Coloré au Chou Rouge
Évaluer l'acidité des produits du quotidien
📦 Matériel :
- • Quelques feuilles de chou rouge
- • Eau bouillante
- • Filtre (ou passoire)
- • Plusieurs verres transparents
- • Échantillons à tester : vinaigre, jus de citron, eau du robinet, savon liquide dilué, bicarbonate dissous
🔬 Protocole :
- Hacher les feuilles de chou rouge et les faire bouillir dans de l'eau pendant 10 minutes
- Filtrer le liquide : vous obtenez un indicateur coloré naturel violet
- Verser le même volume de cet indicateur dans chaque verre
- Ajouter un échantillon différent dans chaque verre et observer le changement de couleur
👁️ Observations :
- • Avec le vinaigre ou le citron (acides) → Solution devient ROSE/ROUGE
- • Avec l'eau (neutre) → Elle reste violette ou devient légèrement bleutée
- • Avec le bicarbonate ou le savon (basiques) → Elle devient VERT/JAUNE
💡 Explication : Cette expérience montre visuellement comment le pH modifie la couleur de certains indicateurs naturels. Le chou rouge contient des pigments appelés anthocyanes qui changent de couleur selon l'acidité !
📌 Points Clés à Retenir
- ✓Le pH mesure l'acidité (pH < 7), la neutralité (pH = 7) ou la basicité (pH > 7)
- ✓L'échelle de pH est logarithmique : un pH qui baisse de 1 unité = 10× plus d'ions H⁺
- ✓Un acide libère des ions H⁺, une base les capte
- ✓On mesure le pH avec du papier indicateur (couleur) ou un pH-mètre (valeur)
- ✓La neutralisation (acide + base) produit de l'eau et un sel
- ✓Le pH est crucial : biologie (sang, estomac), environnement (sols, pluies acides), quotidien (alimentation)
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