pH

Niveau 1

Qu’est-ce que le pH ?

Le pH est une valeur qui permet de savoir si une solution est acide, neutre ou basique. C’est une échelle de mesure comprise entre 0 et 14. On peut le comparer à un « thermomètre chimique ».

L’échelle du pH

  • Un pH de 7 correspond à une solution neutre, comme l’eau pure.
  • Un pH inférieur à 7 indique une solution acide. Plus la valeur se rapproche de 0, plus l’acidité est forte.
  • Un pH supérieur à 7 indique une solution basique (ou alcaline). Plus la valeur se rapproche de 14, plus la basicité est forte.

  Exemple :

  • Le jus de citron a un pH ≈ 2 (acide).
  • L’eau du robinet a un pH proche de 7 (neutre).
  • Le savon a un pH ≈ 9 (basique).

Le pH dans la vie quotidienne

Le pH de l’eau que nous buvons doit être proche de 7 afin de ne pas être trop acide ni trop basique. Chaque liquide de notre quotidien possède son propre pH : salive, boissons, produits ménagers...

0 7 14

pH actuel : 7.0
Zone neutre
💧 Eau pure
L'eau pure a un pH de 7, elle n'est ni acide ni basique.

Pourquoi mesurer le pH ?

La mesure du pH est essentielle pour vérifier qu’un liquide n’est pas trop acide ou trop basique, et donc dangereux ou corrosif.

Les méthodes de mesure

Il existe trois principaux outils pour mesurer le pH :

Bandelettes de papier pH

Bandelettes de papier pH

Elles changent de couleur selon le liquide. Il suffit de comparer la couleur avec une échelle de référence.

Simples et rapides Peu précises
Indicateurs colorés

Indicateurs colorés

Certaines substances, comme le jus de chou rouge, changent de couleur selon l'acidité ou la basicité de la solution.

Visuels et pédagogiques
pH-mètre électronique

pH-mètre

Un appareil électronique qui donne la valeur précise du pH grâce à une sonde et un affichage numérique.

Précis et fiable Idéal pour le laboratoire

Le rôle des ions

Le pH signifie potentiel hydrogène. Il indique la concentration d’ions hydrogène H⁺ dans une solution. Ces ions, associés aux ions hydroxyde OH⁻, déterminent si une solution est acide, neutre ou basique.

L’équilibre des ions

  • À pH = 7 : il y a autant d’ions H⁺ que d’ions OH⁻ → la solution est neutre.
  • À pH < 7 : il y a plus d’ions H⁺ que d’ions OH⁻ → la solution est acide.
  • À pH > 7 : il y a plus d’ions OH⁻ que d’ions H⁺ → la solution est basique.

  Exemple :

  • Dans une limonade (pH ≈ 3), la concentration en ions H⁺ est très élevée.
  • Dans une solution de lessive (pH ≈ 12), ce sont les ions OH⁻ qui dominent.

La relation entre H⁺ et OH⁻

Plus une solution contient d’ions H⁺, moins elle contient d’ions OH⁻, et inversement. C’est cet équilibre qui explique l’échelle du pH de 0 à 14.

pH = 7.0
H⁺ Ions hydrogène
 
 
Concentration moyenne
Équilibre
OH⁻ Ions hydroxyde
 
 
 
Concentration moyenne
À pH = 7, il y a autant d'ions H⁺ que d'ions OH⁻ → la solution est neutre.

Les réactions des acides

Les acides ne sont pas seulement des solutions au pH bas : ce sont des substances réactives qui peuvent transformer chimiquement d'autres matériaux. Découvrons deux types de réactions importantes.

Réaction acide + métal

Lorsqu'on plonge certains métaux dans un acide, il se produit une réaction chimique :

  • Le métal se dissout progressivement
  • Des bulles de gaz se forment à la surface
  • La solution peut chauffer

Les produits de la réactions peuvent alors être testé avec les tests caractéristiques adéquats

Équation générale

$
\text{Métal} + \text{Acide} \longrightarrow \text{Sel} + \text{Dihydrogène}
$
 

Exemple: 

$
\text{Zinc} + \text{Acide chlorhydrique} \longrightarrow \text{Chlorure de zinc} + \text{Dihydrogène}
$

$
\mathrm{Zn} + 2\,\mathrm{HCl} \longrightarrow \mathrm{ZnCl_2} + \mathrm{H_2}
$

 
Il est a noter que tous les métaux ne réagissent pas ou peu avec les acides : Cuivre,  Argent,  Or,  Platine.
A l'inverse certains métaux comme le magnésium réagissent très violemment avec les acides !

 

Réaction acide + base 

Lorsqu'on mélange une solution acide et une solution basique, les ions H⁺ de l'acide réagissent avec les ions OH⁻ de la base. Attention ces mélanges produisent souvent beaucoup de chaleur! Il faut donc être précautionneux.

Équation générale

$
\text{Acide} + \text{Base} \longrightarrow \text{Sel} + \text{Eau}
$
 

Les ions réagissent ainsi : $\mathrm{H^+} + \mathrm{OH^-} \longrightarrow \mathrm{H_2O}$

Exemple: 

$\text{Acide chlorhydrique} + \text{Hydroxyde de sodium} \longrightarrow \text{Chlorure de sodium} + \text{Eau}$

$\mathrm{HCl} + \mathrm{NaOH} \longrightarrow \mathrm{NaCl} + \mathrm{H_2O}$

Évolution du pH 

Quand on verse progressivement une base dans un acide :

  • Le pH augmente progressivement
  • Quand il y a autant d'ions H⁺ que d'ions OH⁻, le pH atteint 7 :neutralisation complète
  • Si on continue d'ajouter de la base, le pH dépasse 7 et la solution devient basique

Le cas est totalement inverse si on ajoute un acide dans une base.