Rappel de cours

04/12/13
Déterminer le caractère acide ou basique d’une solution | Annabac
DÉTERMINER LE CARACTÈRE ACIDE OU BASIQUE D’UNE SOLUTION
Fiches de cours
Physique-Chimie
Tle S
Structure et transformation de la matière
Rappel de cours
Définition du pH
Le pH, abréviation de potentiel hydrogène, est un paramètre servant à définir si un milieu est acide
+
ou basique. Il est sans unité et lié à la concentration en ions H O présents dans le milieu par la
3
relation :
+
+
pH = –log([H3O ]) où [H3O ] s’exprime en mol · L
+
Cette relation est équivalente à [H3O ] = 10
–1
–pH
.
+
Le pH d’une solution est d’autant plus faible que sa concentration en ions H3O est élevée.
Le pH est un facteur logarithmique : il diminue d’une unité quand une solution devient dix fois plus
acide, de deux unités quand elle devient 100 fois plus acide et ainsi de suite…
Mesure du pH
+
On mesure le pH à l’aide d’un pH-mètre. Cette mesure dépend de la concentration en ions H O et
3
de la température.
Une incertitude de 0,05 unité sur la mesure du pH entraine
une incertitude relative
de l’ordre de 10 % sur la
+
concentration en ions H3O déduite de cette mesure. En conséquence, toute concentration
déduite d’une mesure de pH doit être exprimée avec, au maximum, deux chiffres significatifs.
Une détermination approchée de la valeur du pH peut être faite à l’aide de papier pH ou d’indicateurs
colorés. Ce sont des substances dont la couleur dépend du pH.
Caractères d’une solution
+
À 25 °C, une solution aqueuse est neutre si elle contient autant d’ions H O que l’eau pure, c’est-à3
+
dire si [H O ] = 1,0 × 10
–7
3
mol · L
–1
soit pH = 7.
+
+
Remarque : Le transfert d’un proton H entre deux molécules d’eau donne un ion H3O et un ion
–
hydroxyde HO .
C’est l’
autoprotolyse de l’eau.
+
À 25 °C, une solution aqueuse est acide si elle contient plus d’ions H3O que l’eau pure, c’est-à+
dire si pH < 7 et [H3O ] > 1,0 × 10
–7
–1
mol · L .
+
À 25 °C, une solution aqueuse est basique si elle contient moins d’ions H3O que l’eau pure,
+
c’est-à-dire si pH > 7 et [H O ] < 1,0 × 10
3
–7
–1
mol · L .
En général, l’ajout d’un acide diminue le pH d’une solution neutre ou basique ; inversement, l’ajout
d’une base augmente le pH d’une solution acide ou neutre.
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04/12/13
Déterminer le caractère acide ou basique d’une solution | Annabac
Méthode
Déterminer le caractère acide ou basique d’une solution
Une solution diluée d’eau de javel a un pH de 10,9 à 25 °C. Déterminer le pH d’une solution
+
diluée de vinaigre blanc de concentration en ions [H3O ] = 5,0 × 10
–3
–1
mol · L .
Que peut-on dire de la nature de ces solutions ?
SOLUTION
+
Pour la solution de vinaigre blanc pH = – log([H O ]) = 2,3.
3
Cette valeur est inférieure à 7, la solution diluée de vinaigre est donc acide alors que la solution
diluée d’eau de Javel est basique (pH = 10,9 > 7).
Application
1 Une solution d’acide chlorhydrique possède un pH égal à 3,3. Déterminer sa concentration en
ions oxonium.
2 On dilue dix fois cette solution, quelle est alors la concentration en ions oxonium ? En déduire
le pH de la solution diluée. Que constate-t-on ?
Corrigé
3
+
1 [H O ] = 10
1
–pH
–3 3
= 10 , = 5,0 × 10
–4
–1
mol · L .
2 Si l’on dilue dix fois cette solution, la concentration en ions oxonium est dix fois plus petite, soit :
–5
Le pH est donc pH2 = – log(5,0 × 10 ) = 4,3. Ainsi lorsque l’on dilue 10 fois une solution, son
pH augmente d’une unité.
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