Chapitres
Qu'est-ce que le pH ?
Définition du pH
Le "pH", abréviation de "potentiel Hydrogène", est une grandeur qui reflète la proportion d'ions oxonium (aussi appelés ions hydronium) de formule H3O+ présents dans une solution aqueuse. Le pH va permettre de déterminer si une solution aqueuse est acide ou basique.
Ces ions oxonium se forment par association d'une molécule d'eau (H2O) et d'un ion hydrogène (H+) :
H2O+ H+ → H3O+
Formule du pH
L'acidité d'une solution est liée à la présence des ions oxonium et dépend de leur concentration. Plus cette concentration est élevée, plus la solution est acide. Pour information, cette concentration est de l'ordre de 1 mol.L-1 pour les solutions les plus acides et peut descendre jusqu'à 10-14 mol.L-1 pour les solutions les moins acides (= les plus basiques).
Afin d'exprimer l'acidité par une grandeur plus simple que la concentration des ions oxonium, une échelle appelée l'échelle de pH a été définie. Elle est caractérisée par la relation suivante : pH = - Log [H3O+]
où
- la concentration [H3O+] est exprimée en mol.L-1
- le pH est un nombre sans unité
Remarque : le signe - devant le logarithme indique tout simplement que le pH et la concentration en ions oxonium [H3O+] ont une relation inversée : quand la concentration en ions oxonium augmente, alors le pH diminue.
La fonction Logarithme
f(x) = Log ( x ) correspond à la fonction logarithme décimal, définie à partir du logarithme népérien par la relation suivante :
![\[\log(x) = \frac{\ln(x)}{\ln(10)}\]](https://www.superprof.fr/ressources/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-c9476e0dcc8f918ed992aee2351de281_l3.png "Rendered by QuickLaTeX.com")
Si x = 10a , alors
![\[\log(10^{a}) = \frac{\ln(10^{a})}{\ln(10)}\]](https://www.superprof.fr/ressources/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-a8225c596d61a664a984891b6dfc87ef_l3.png "Rendered by QuickLaTeX.com")
Soit,
![\[\log(10^{a}) = \frac{a*\ln(10)}{\ln(10)}\]](https://www.superprof.fr/ressources/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-a269cf536f391c96f0c678ad342fdf43_l3.png "Rendered by QuickLaTeX.com")
Et donc
![\[\log(10^{a}) = a\]](https://www.superprof.fr/ressources/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-796d7a3890fa52f99c0dc9c7daeb06de_l3.png "Rendered by QuickLaTeX.com")
La fonction réciproque du logarithme décimale est f(x) = 10x
Ainsi, si y = Log (x) alors x = 10y
Rapporté au pH, cela signifie que si pH = - Log([H3O+]) alors [H3O+] = 10-pH
Echelle de pH et valeurs du pH
Echelle de pH
L'échelle de pH s'étend de 0 à 14.
Pour rappel, une solution neutre a un pH égal à 7.
Les solutions acides sont les solutions de pH < 7.
Les solutions basiques quant à elles, sont les solutions de pH > 7.
Quelques valeurs de pH
D'après la relation entre la concentration en ions oxonium et le pH, on peut en déduire que :
- Si [H3O+] = 1 mol.L-1 alors pH = - Log (100) et donc pH = 0
- Si [H3O+] = 10-1 mol.L-1 alors pH = - Log (10-1) et donc pH = 1
- Si [H3O+] = 10-2 mol.L-1 alors pH = - Log (10-2) et donc pH = 2
- Si [H3O+] = 10-3 mol.L-1 alors pH = - Log (10-3) et donc pH = 3
Et ainsi de suite jusqu'à la concentration [H3O+] = 10-14 mol.L-1 où pH = 14.
Ainsi, plus la concentration en ions oxonium est faible, plus le pH augmente et plus la solution est basique.
Inversement, plus la concentration en ions oxonium est importante, plus le pH diminue et plus la solution est acide.
A noter qu'à chaque fois que la concentration en ions oxonium est divisée par dix, le pH augmente d'une unité.
Inversement, la valeur du pH d'une solution permet d'en déduire la concentration en ions oxonium, car ils sont liés par la relation [H3O+] = 10-pH.
La mesure du pH
Deux méthodes de mesure du pH sont à connaître :
- La mesure du pH à l'aide de papier pH
- La mesure du pH à l'aide d'un pH-mètre
Utilisation du papier pH
L'utilisation du papier pH est assez simple, mais ne donne qu'une valeur approximative du pH.
La mesure à l'aide du papier pH consiste à tremper le papier pH dans la solution dont on veut connaître le pH. Le papier change quasi-instantanément de couleur. Il suffit alors de comparer la couleur du papier pH à l'échelle de couleurs se trouvant sur la boîte du papier pH afin de déterminer une valeur approximative du pH.
Le papier pH est en particulier très utile pour avoir une idée du milieu dans lequel on se trouve (très acide, acide, neutre, basique ou très basique).
Utilisation du pH-mètre
Le pH-mètre quant à lui va donner une valeur plus précise du pH.
Cet appareil est constitué d'une sonde de pH qui est mise au contact de la solution dont on souhaite mesurer le pH. Son utilisation nécessite un étalonnage réalisé à l'aide de deux ou trois solutions dites "tampons" pour lesquelles le pH est déjà connu.
La mesure d'un pH à l'aide du pH-mètre a une précision qui dépend de la qualité de l'étalonnage mais elle est en général de l'ordre de 0,1 unité pH.
Définition du pOH
Définition
De la même manière que l'on définit le pH, il est possible de définir le pOH en le reliant à la concentration en ions hydroxyde de la façon suivante : pOH = - Log [OH-]
De façon similaire au pH, il est possible de définir la concentration en ions hydroxyde comme étant [OH-] = 10-pOH
Relation entre pH et pOH
Dans une solution aqueuse à 25°C, le pH et le pOH sont liés par la relation suivante : pH + pOH = 14
Méthodes de calcul du pH
A partir de l'ensemble des relations exposées plus haut dans ce cours, il est possible de calculer le pH de diverses solutions.
Calculer le pH à partir d'une solution d'acide fort
Prenons l'exemple d'une solution aqueuse d'acide chlorhydrique HCl, de concentration 1.10-3 mol/L.
L'équation de la réaction est la suivante :
HCl + H2O -> Cl- + H3O+
S'agissant de la réaction d'un acide fort dans l'eau, la conversion est totale et [Cl- ] = [H3O+] = 1.10-3 mol/L.
A partir de la relation entre le pH et la concentration en ions oxonium, il est possible d'en déduire le pH :
pH = - log([[H3O+]) = - log(1.10-3 ) = 3
Le pH de cette solution aqueuse est donc égal à 3 et nous sommes en présence d'un acide fort car le pH est très largement inférieur à 7.
Calculer le pH à partir de la concentration en ions hydroxyde
Prenons l'exemple d'une solution de concentration en ions hydroxyde [OH-] = 1.10-2 mol/L.
A partir de cette concentration en ions hydroxyde, il est possible de calculer le pOH de la solution :
pOH = - log([OH-]) = - log(1.10-2) = 2
Pour finir, en utilisant la relation qui lie le pH au pOH, il est possible d'en déduire le pH de cette solution :
pH = 14 - pOH = 14 - 2 = 12
Ainsi, le pH de la solution est égal à 12, et il s'agit donc d'une base forte car le pH est très largement supérieur à 7.
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bonsoir, j’ai du papier pH pour mesurer l’acidité de mes vinaigres artisanaux, mais sur mes bouteilles je dois exprimer l’acidité en
» ° d’acidité » ; comment puis-je faire? existe-t-il des tables de conversion du pH en °d’acidité? du matériel électronique existe-t-il?
Bonjour Mathias,
Le degré d’acidité représente le pourcentage massique d’acide contenu dans le vinaigre. Cela ne dépend pas du pH de la solution.
qu’appelle-t-on un acide fort ?
Bonjour,
On appelle acide fort un acide qui est capable, lorsqu’il se trouve en solution aqueuse, de se dissocier totalement en ions H+ et en une base très faible que l’on appelle base conjuguée de l’acide.
Bonjour
Svp
Comment appelle-t-on le mélange dans le pH=pKa ?
Bonjour,
Lorsque le pH est égal au pKa alors on peut dire que la solution est à l’équilibre : la concentration en base et égale à la concentration en acide.
Mais attention, on ne peut pour autant dire que la solution est neutre. Cela n’est vrai que dans le cas où le pKa du couple est égal à 7.
Bonjour, comment justifier l’augmentation de la concentration molaire en ions oxonium lorsqu’on introduit un acide dans l’eau ?
Bonjour, tout ceci est lié au pH !
Bonne journée !
la reaction entre un acide faible et une base forte est totale ???
Bonjour, bien souvent oui, c’est le cas !
Bonne journée !
Je voudrais bien que vous enseigne la physique,la chimie et la maths ,niveau terminale SE
Bonjour ! Nous le faisons déjà, avez-vous consulté toutes nos ressources ?
Bonne journée !
Je veux décroché le bac en Guinée,aidé mois à être un super élève brillant
Bonjour ! Continuez à nous suivre assidument, à lire nos cours et nos articles, et avec une bonne dose de travail et de motivation, vous y arriverez !
Courage, bonne journée !
merci yann
Bonjour,
Quel était l’ancien nom de acide chlorhydrique ?
merci
Bonjour ! Il s’agissait de l’acide muriatique ou d’esprit de sel
Bonne journée
Est ce que le phénomène d’autoprotolyse de l’eau diminue quand la température s’élève ?
Bonjour ! Effectivment, c’est une grandeur sans unité qui dépend de la température, que nous avons traité au sein d’un cours dédié : https://www.superprof.fr/ressources/scolaire/physique-chimie/terminale-s/acides-et-bases/autoprotolyse-produit-ionique.html
En espérant qu’il vous aide, bonne journée !
Que se passe t’il lorsqu’une base et un acide sont mit en contact
Bonjour ! L’association donne un acide conjugué, ce qui est, en chimie, l’espèce chimique (ion ou molécule) qui forme avec cette base un couple acide/base.
Bonne journée!
Merci pour vos cours mis en ligne ils nous aident beaucoup
Bonjour,
Suite a une gravure a l’eau forte ( eau-eau oxygéné-acide chlorhydrique ) sur aluminium AU4G, l’aluminium se noirci (jusque la rien d’anormal), mais je subis un rejet de ‘sel’ (ma pièce blanchi par endroit en formant des cristaux) après quelques jours a l’air sec, ou après avoir posé une couche de vernis, comment contrer cette réaction sur ma pièce ?
Bonjour, avez-vous essayé le bicarbonate de soude et l’eau ? Bonne journée !
s’il vous plaît , c’est quoi le ‘pKa’ et quelle est sa formule?.
Bonjour,
A partir du Ka on définit le pKa qui s’écrit pKa = – log Ka
On utilise généralement le Pka plutôt que le Ka (une constante d’acidité) pour déterminer la force d’un acide.
On remarque que plus l’acide est fort plus le pKa est petit. En effet, si celui est fortement dissocié, la concentration [AH] devient faible.
La relation devient en introduisant les logarithmes dans la relation du Ka :
-log [Ka] = – log [H+] – log[A-]/[AH] → pKa = pH – log[A-]/[AH]
d’où la définition du pH en fonction du pKa :
pH = pKa + log[A-]/[AH]
Bonne journée !
Bonjour, après avoir effectué un TP sur ce chapitre, je souhaitais savoir si cette relation est toujours valable ou elle l’était seulement pour le cas de mon TP !
Merci
Bonjour, de quelle formule parlez-vous exactement ?
Bonne journée !
Bonjour
Si la base est faiblement ionisée
[Base]=C ?
Et merci
Bonjour ! Exactement, bien vu !
Bonne journée !
Salut,
Comment on peut reconnaître les solutions capables de réagir entre elles.Par exemple on dispose de solutions aqueuse ďacide etanoique (CH3COOH) ,ďethanoate de sodium et de chlorure ďammonium (NH4CL), laquelle des solutions peut réagir avec la solution ďammoniac
Bonjour, je vous invite à trouver vos éléments de réponse de manière détaillée dans notre cours : https://www.superprof.fr/ressources/scolaire/physique-chimie/resume-ps-6/2nde-ps-6/transformation-systeme-etat.html
Bonne journée !
Bonjour à vous,
Mon fils doit trouver la concentration en OH- . La seule donnée est que le pH est de 2,4 et 13,4
Bonjour ! Le pH a deux valeurs ?
Bonne journée !
J’ai une question l’eau pure à un pH de 7 et le lait à un pH de 7 si on mélange les deux est-ce que le lait et l’eau aurons un pH qui va se rapprocher du Basic ou pas merci
Bonjour ! En toute logique, il sera de 7
Bonne journée !
Bonsoir
Comment calculer la valeur de pH
Je fais une classe de brevet
Bonjour, tout dépend de son acidité ! Nous expliquons toutes les formules dans notre cours dédié au sujet juste ici : https://www.superprof.fr/ressources/scolaire/physique-chimie/terminale-s/acides-et-bases/ph.html
Bonne journée !
bonjour,
quelles sont les valeurs extrêmes de ph pour une solution ?
Bonjour ! Il s’agit de -1,1, qui correspond à l’acide chlorhydrique (à 37 %m)
Bonne journée