pH
Définition
Mesure de l'acidité ou de la basicité d'une solution aqueuse, sur une échelle de 0 (très acide) à 14 (très basique), avec 7 pour le neutre.
Explication
Le pH est défini par pH = -log₁₀([H₃O⁺]), où [H₃O⁺] est la concentration en ions oxonium en mol/L. Une solution est acide si pH < 7 (excès d'ions H₃O⁺), neutre si pH = 7 et basique si pH > 7 (excès d'ions HO⁻). Chaque unité de pH correspond à un facteur 10 de concentration : un pH de 3 est 10 fois plus acide qu'un pH de 4.
Exemples
- 1
Le jus de citron a un pH ≈ 2 (très acide), l'eau pure un pH = 7 (neutre).
- 2
Le sang humain a un pH ≈ 7,4 — légèrement basique, régulé très précisément.
- 3
L'eau de Javel a un pH ≈ 12 (très basique) — c'est pourquoi elle est corrosive.
L'essentiel à retenir
- Avec la concentration standard c° = 1 mol/L, on écrit pH = −log([H₃O⁺]/c°) et, dans l'autre sens, [H₃O⁺] = c° × 10^(−pH).
- Quand le pH baisse d'une unité, la concentration en ions H₃O⁺ est multipliée par 10.
- L'échelle 0 à 14 et la neutralité à pH 7 correspondent à une solution aqueuse à 25 °C.
- Pour un couple acide/base, pH = pKa + log([A⁻]/[AH]) : la forme acide AH prédomine si pH < pKa, la forme basique A⁻ si pH > pKa.
Erreurs fréquentes
- Croire qu'un pH de 3 est un peu plus acide qu'un pH de 4 : la concentration en H₃O⁺ est 10 fois plus grande.
- Penser qu'en diluant un acide on peut dépasser pH 7 : la dilution rapproche le pH de 7 sans jamais le franchir.
- Oublier le signe moins ou mal utiliser la calculatrice : pour [H₃O⁺] = 2,0 × 10⁻³ mol/L, pH = −log(2,0 × 10⁻³) ≈ 2,7.
pH au bac
Le pH revient dans les exercices de chimie de Terminale : calculer un pH à partir d'une concentration et inversement, tracer ou exploiter un diagramme de prédominance, et suivre un titrage pH-métrique. Pour un titrage, on attend que tu repères l'équivalence (saut de pH, méthode des tangentes ou maximum de la dérivée), que tu écrives la relation à l'équivalence entre quantités de matière, puis que tu calcules la concentration cherchée. Le correcteur vérifie l'équation de la réaction support, la relation à l'équivalence justifiée par les coefficients stœchiométriques, et le résultat avec son unité et ses chiffres significatifs.
Questions fréquentes
Comment calculer le pH d'une solution ?
Applique pH = −log([H₃O⁺]) avec la concentration en mol/L. Pour un acide fort de concentration 1,0 × 10⁻² mol/L, [H₃O⁺] = 1,0 × 10⁻² mol/L et pH = 2,0.
Comment retrouver [H₃O⁺] à partir du pH ?
Calcule [H₃O⁺] = 10^(−pH) en mol/L. Pour un pH de 4,5, [H₃O⁺] = 10^(−4,5) ≈ 3,2 × 10⁻⁵ mol/L.
Quelle est la différence entre pH et pKa ?
Le pH caractérise une solution et varie selon ce qu'on y ajoute. Le pKa caractérise un couple acide/base à une température donnée : c'est une constante qu'on compare au pH pour savoir quelle forme prédomine.
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