pH

Le pH est l’abréviation du terme potentiel hydrogène.

Le pH d’une solution aqueuse (un liquide qui contient beaucoup d’eau avec d’autres choses) est une grandeur qui permet de savoir si cette solution est un acide, une base ou une solution neutre ou presque neutre.

Les solutions dont les pH sont faibles (inférieurs à 4) ou forts (supérieurs à 10) sont souvent dangereuses pour l’homme. Il y a presque toujours des précautions à prendre lorsqu’on les utilise.

pH neutre ou pH de l’eau pure modifier

Pourquoi le pH de l’eau absolument pure est égal à 7 ? Parce que dans un kilogramme d’eau parfaitement pure, il y a toujours des molécules de H₂O qui se cassent en deux et donnent un H⁺ (ion hydronium) et un HO^- (ion hydroxyde).

On a mesuré que dans l’eau, à température normale (autour de 25 °C), il y a un dix millionième (1 divisé par 10 millions) de 18 grammes d’eau qui se casse en deux (18 grammes, c’est la masse d’une mole d’eau).

Donc dans un litre d’eau pure on a :

un gramme divisé par dix millions (1 g /10 000 000) de H⁺
17 g divisé par dix millions d’ions (17g /10 000 000) de OH^-

Il n'y a pas la même masse mais le même nombres d'ions H⁺ et OH^- et le pH est égal à 7 car il y a 7 zéro dans 10 000 000.

pH d’une solution aqueuse modifier

Beaucoup de produits, des gaz, des liquides ou des solides, peuvent se mélanger à l’eau ou se solubiliser dans l’eau. On appelle le résultat de ce mélange une solution aqueuse.

Le pH est égal au nombre de zéros qu’il y a dans le chiffre qui doit diviser 1 g pour correspondre à la quantité de H⁺ dans un litre de la solution et il suffit d’un rien pour que le nombre d’ions H⁺ augmente ou diminue par rapport à l’eau pure.

Dans un litre d’eau pure on a un gramme divisé par dix millions (1 g /10 000 000 de H⁺ donc le pH est égal à 7. Si dans un litre de solution aqueuse soit une masse proche de 1 kg, masse d’un litre d’eau, il y a :

un sur mille gramme (1 mg, 1/1 000) de H⁺ alors le pH est égal à 3 ;
un sur 10 milliards (1/ 10 000 000 000) de gramme, le pH est égal à 10.

Ce qui est remarquable c’est qu’il existe une relation entre le nombre de H⁺ et le nombre d’OH^- dans une solution aqueuse : si on multiplie par 100 ou 1000 le nombre de H⁺, celui des OH^- est divisé par 100 ou 1000. Inversement si on divise le nombre de H⁺ par un nombre, celui des OH^- est multiplié par le même nombre.

Par exemple dans une solution de pH 5 on a :

un gramme divisé par dix millions (1 g /100 000) de H⁺
17 g divisé par dix millions d’ions (17 g /1 000 000 000de OH^-

Le nombre de zéros est toujours égal à 14 !

Mais la solution reste neutre : On a vu que dans l’eau pure il y a autant de H⁺ que de OH^- donc la solution est électriquement neutre (il n’y a pas plus de charges électriques positives que négatives).

Si le pH diminue, c’est que le nombre de H⁺ augmente et que le nombre de OH^- diminue. On pourrait donc se dire que la solution contient alors plus de charges positives que négatives. Mais ce n’est pas le cas : c’est le produit que l’on a ajouté qui apporte des ions négatifs (des anions) et, dans la solution, le nombre de charges positives est toujours égal au nombre de charges négatives.

pH de l’eau modifier

Une solution est dite neutre lorsque son pH est égal à 7. Mais à part pour l'eau pure (déminéralisée et sans contact avec du gaz carbonique), il est très difficile d’avoir un pH parfaitement égal à 7. On considère qu’une solution est presque neutre pour un pH compris entre 6 et 8.

L’eau que l’on utilise dans la vie courante contient toujours quelques autres composés chimiques qui font qu’elle n’est jamais pure.

Le pH de l’eau du robinet est le plus souvent compris entre 7 et 8. On évite de distribuer de l’eau légèrement acide (pH en dessous de 6,5) qui risque de corroder les tuyaux métalliques. ¹
le pH de l’eau de mer est en moyenne de 8,2
Le pH de l’eau de pluie est proche de 5,5 car elle est acidifiée par le gaz carbonique de l’atmosphère. En dessous de ce pH, on parle de pluie acide qui peuvent être produites par la pollution de l’atmosphère ²

pH d’une solution acide modifier

Le pH des solutions acides est plus petit que 7. Quand on ajoute par exemple de l’acide chlorhydrique (HCl), on ajoute des H⁺ ce qui va augmenter le nombre des ions H⁺ dans la solution et des ions Cl^- qui vont remplacer les ions OH^- et leur nombre va diminuer. Comme la quantité d’ions H⁺ a augmentée, au lieu de 1/10 000 000 de g dans un litre on en aura plus par exemple 1/100 de gramme (pH =2) ou un dixième de gramme (pH =1)

pH 1 - pH 3 = acides forts (acide sulfurique, acide chlorhydrique, acide acétique du vinaigre). Ils peuvent être très dangereux si très concentrés → batteries de voiture
pH 4 - pH 5 = acides faibles (acide citrique) → citron, vinaigre acétique et acides forts très dilués
pH 6 - pH 7 = acides quasi neutres

pH d’une solution basique modifier

Le pH des solutions basiques est plus grand que 7. Quand on ajoute par exemple da la soude (NaOH), on ajoute des HO^- ce qui va augmenter le nombre des ions HO^- dans la solution et des ions Na⁺ qui vont remplacer les ions H⁺, donc le nombre des ions H⁺ va diminuer. Comme la quantité d’ions H⁺ a diminué, au lieu de 1/10 000 000 de g dans un litre on en aura moins, par exemple 1/1 000 000 000 000 de gramme (pH 12) ou encore dix fois moins (pH =13).

pH 7 - pH 8 = bases quasi neutres → eau potable
pH 8 - pH 9 = bases faibles → savon
pH 10 - pH 14 = bases fortes → détergents, soude, eau de Javel.

Pourquoi le pH est compris entre 0 et 14 modifier

Une solution qui contiendrait dix grammes de H⁺ devrait avoir un pH en dessous de zéro (- 1).

Il est possible d’avoir dans un liquide cette quantité de H⁺ mais alors les chimistes ne disent plus que c’est une solution aqueuse car il n’y a plus assez d’eau. C’est comme pour une solution d’eau salée : c’est une solution dans l’eau s’il y a un peu de sel dans l’eau mais si on met un peu d’eau dans du sel, c’est une solution dans le sel, ce n’est plus une solution aqueuse.

Valeur du pH de quelques solutions aqueuses modifier

Substance	pH approximatif
Le pH au quotidien :
Acide chlorhydrique	0
Drainage minier acide (DMA)	<1,0
Batterie acide	<1,0
Acide gastrique	2,0
Jus de citron	2,4
Cola	2,5
Vinaigre	2,9
Jus d'orange ou de pomme	3,5
Bière	4,5
Café	5,0
Thé	5,5
Pluie	< 5,6
Lait	6,5
Eau pure	7,0
Salive humaine	6,5 – 7,4
Sang	7,34 – 7,45
Eau de mer	8,0
Savon	9,0 à 10,0
Ammoniaque	11,5
Chaux (Hydroxyde de calcium)	12,5
Soude	14,0

Test du pH modifier

Un pH-mètre plongé dans un liquide acide (pH de 4,96).

Au laboratoire, on peut utiliser un dispositif électronique équipé d'une sonde à tremper dans la solution, appelé pH-mètre.

On peut aussi tester le pH d'une solution en utilisant du papier pH, jus de chou rouge, qui changeront de couleur en fonction du pH. Le rouge de phénol qui change de couleur entre pH 6 et pH 8 est très utilisé pour tester le pH des piscines.

On peut aussi utiliser simplement du thé noir qui devient plus clair avec l'acidité.

Expérience : verse un même thé dans deux verres. Dans l'un verse un peu d'eau (pH neutre). Dans l'autre, verse un peu de jus de citron (pH acide). Tu verras le verre avec le citron s'éclaircir. Plus tu mettras de citron, plus le pH baissera et plus le thé s'éclaircira.

On peut aussi utiliser certains tissus colorés du commerce, en bleu ou autres couleurs, comme des pantoufles ou un pantalon qui changent de couleur avec des tâches plus claires si on met du jus ce citron acide dessus et alors on peut revenir à la couleur sombre d'origine en y mettant une base comme une solution de potasse ou de soude avec un pH basique pas trop fort pour supprimer les tâches de citron acide tombé dessus.

Liens internes modifier

[1] ttps://www.canada.ca/fr/sante-canada/services/publications/vie-saine/recommandations-pour-qualite-eau-potable-canada-document-technique-ph-eau-potable.html

[2] ttps://www.planete-ecologie.com/quelles-sont-les-valeurs-normales-du-ph-de-leau/

1