Est-ce que tu sais pourquoi on vérifie souvent le pH d’une piscine ? 🤔 C’est pour contrôler son potentiel hydrogène, le fameux pH, qui dit si l’eau est acide ou basique ! Un pH trop bas ou trop haut peut être désagréable, voire dangereux, pour l’homme et son environnement. Dans cette fiche, tu vas voir ce que signifie pH, comment lire l’échelle de 0 à 14, ce qui fait varier le pH et les 3 méthodes pour le mesurer. Prends tes gants et tes lunettes de protection, c’est parti ! 🔭
Qu’est-ce que la notion de potentiel Hydrogène ? 🧪
📚 Que signifie pH ? Définition du potentiel hydrogène
pH signifie potentiel hydrogène. C’est une grandeur sans unité qui mesure l’acidité ou la basicité d’une solution aqueuse, à partir de sa concentration en ions oxonium H3O+. Dans l’eau à 25 °C, l’échelle du pH va en pratique de 0 à 14. Elle permet de déterminer si une solution chimique (comme l’eau) est acide, neutre ou basique.
Au lycée, en spécialité physique-chimie de Terminale, on relie le pH à la concentration en ions oxonium, notée [H3O+] et exprimée en mol/L, avec la formule suivante.
pH = −log([H3O+]/c°), avec c° = 1 mol/L
Aujourd’hui, on a d’autres moyens bien plus simples et accessibles pour mesurer le pH d’une solution. 😉Le pH concerne avant tout les solutions aqueuses : boissons, sang, eau de piscine ou produits ménagers dilués. 🔍
👤 Qui a créé le potentiel Hydrogène ?
La notion de pH date de 1909. C’est le chimiste danois Søren Sørensen, qui dirige alors le département de chimie du laboratoire Carlsberg à Copenhague, qui la propose en étudiant l’effet de la concentration en ions sur les protéines. Le laboratoire appartient à la brasserie Carlsberg, d’où le lien souvent fait avec la bière.
Les différents types de pH 🔬
L’échelle du pH est logarithmique et va en pratique de 0 à 14 dans l’eau, sans limite stricte : un acide très concentré peut avoir un pH négatif. On la répartit en 3 catégories : acide, neutre et basique.
📚 Définitions
📍 Logarithmique signifie qu’une unité de pH correspond à un facteur 10 sur la concentration en ions H3O+. Une solution de pH 8 contient 10 fois plus d’ions oxonium qu’une solution de pH 9 : c’est elle la moins basique des deux.
Exemples :
Le jus de citron a un pH d’environ 2,5 et le jus d’orange d’environ 3,5. Autrement dit, le jus de citron contient environ 10 fois plus d’ions H3O+ que le jus d’orange.
Toujours avec le citron, si on le compare à la bière, dont le pH tourne autour de 4,5, il contient 100 fois plus d’ions H3O+.
Résultat : chaque fois que le pH baisse d’une unité, la concentration en ions H3O+ est multipliée par 10 !
📍 Une solution aqueuse est un mélange d’eau et d’espèces chimiques dissoutes. (Une forme liquide donc 😁)
📍 Les solutions acides (de 0 à 6)
Le premier domaine correspond aux solutions acides, dont le pH est inférieur à 7 à 25 °C. Plus la valeur est basse, plus la solution examinée est acide. Pour te donner quelques exemples :
- L’acide chlorhydrique à 1 mol/L a un pH de 0. Très corrosif, on ne l’utilise pour le ménage que dilué dans l’eau.
- Pour le jus de citron, le pH est de 2.
- Le Coca-Cola a un pH d’environ 2,5 (ça donne moins envie, hein 🥲)
- Le vin, la bière et le café se positionnent entre le niveau 4 et 5.
- La salive humaine est de niveau 6 ou 7.
📍 Les solutions neutres (niveau 7)
Dans un second temps, on retrouve celles dites neutres. Leur pH vaut 7 à 25 °C : elles contiennent autant d’ions H3O+ que d’ions hydroxyde HO−. Neutre ne veut pas dire pure, puisqu’une eau salée reste neutre. On y retrouve :
- L’eau
- Le sang humain, presque neutre : son pH reste compris entre 7,35 et 7,45, il est donc très légèrement basique
📍 Les solutions basiques (de 8 à 14)
Enfin, on a celles dites basiques. Leur pH est supérieur à 7 à 25 °C. Plus le pH est élevé, plus la basicité de la solution est forte (on dit aussi qu’elle est alcaline). Peuvent être caractérisés de basiques :
- L’eau de mer, pH 8.
- Le savon, entre 9 et 10.
- L’eau de Javel, dont le pH dépasse 11,5, et la soude, qui atteint 14 à 1 mol/L.
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Par quoi est-il influencé ? 😶🌫️
Le niveau du potentiel Hydrogène varie en fonction de plusieurs facteurs :
👉 La présence de calcaire. Si tu utilises une eau calcareuse, elle donnera un pH élevé, ta solution deviendra basique.
👉 L’utilisation de produits chimiques. Par exemple, si tu utilises des fluides qui contiennent du chlore, le pH aura tendance à monter. A contrario, si tu utilises de l’acide sulfurique ou bisulfate de sodium, il aura tendance à diminuer.
👉 La dilution. Ajouter de l’eau à une solution acide fait monter son pH vers 7, et ajouter de l’eau à une solution basique le fait descendre vers 7. Dans le cas d’un acide fort comme l’acide chlorhydrique, diluer 10 fois la solution augmente son pH d’une unité.
👉 Pollution et impuretés. Ton contenant et tes ustensiles doivent être propres et stériles, le mieux est encore de les laver préalablement dans un lave-vaisselle à forte température et être préservé dans des endroits propres. Les saletés ou la pollution provoquent des variations importantes.
👉 Température. Quand la température monte, le pH de l’eau pure baisse (environ 6,1 à 100 °C) sans qu’elle devienne acide : c’est la valeur de la neutralité qui change, et 7 n’est neutre qu’à 25 °C.
👉 Brassage de l’eau. Agiter fortement l’eau (jets, cascade, mélange vigoureux) chasse une partie du dioxyde de carbone dissous, ce qui fait monter le pH. À l’inverse, du CO2 qui se dissout dans l’eau la rend plus acide.
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Comment mesurer le pH ? Les 3 méthodes 🥼
Pour mesurer le pH d’une solution, on utilise 3 méthodes : un indicateur coloré, qui change de couleur selon l’acidité, le papier pH, qui donne une valeur approchée en quelques secondes, et le pH-mètre, un appareil électronique qui affiche une valeur précise.
L’indicateur coloré 🌈
Un indicateur coloré est une espèce chimique dont la couleur dépend du pH. Il existe sous deux formes, une forme acide et une forme basique, qui n’ont pas la même couleur. Selon le pH, l’une des deux formes prédomine, ce qui permet de savoir si la solution est acide, neutre ou basique.
Au lycée, on utilise souvent le bleu de bromothymol (BBT), jaune en milieu acide, vert dans sa zone de virage (pH de 6,0 à 7,6) et bleu en milieu basique, ou la phénolphtaléine, incolore en dessous de 8,2 et rose au-dessus de sa zone de virage (8,2 à 10). Chez toi, le jus de chou rouge fait un indicateur naturel : rouge dans le vinaigre, bleu dans l’eau et jaune-vert en milieu basique.
Le papier pH 📜
Il s’agit d’un papier imprégné d’indicateur universel, un mélange d’indicateurs colorés qui prend une couleur différente selon le pH. Pour l’utiliser, il suffit de déposer à l’extrémité du papier la solution que l’on souhaite mesurer –eau, javel, sang, urine-, le résultat est immédiat !
pH-mètre 🌡️
Le pH-mètre est un outil, la plupart du temps électronique, qui affiche sur son écran la valeur du pH de la solution, plus précise qu’avec le papier pH. Avant de s’en servir, on l’étalonne avec des solutions tampons de pH connu. Il est composé d’une sonde que l’on trempe dans la solution examinée et d’un boîtier d’affichage.
Test à faire chez toi ⚗️
Si tu souhaites faire le test chez toi, c’est possible ! 😋 Chez les Sherpas, on te conseille de prendre du papier pH. C’est la méthode la plus simple, rapide et moins cher du marché.
Il te suffit de, par exemple, mettre une goutte d’eau sur le socle et les résultats seront imminents. Ensuite, compare la couleur du papier à celle sur la boîte et refère-toi à l’échelle. Tu peux répéter cette expérience avec ce que tu veux. 🤗 (Même comparé l’eau de la salle de bain et celle de la cuisine !)
Fais attention tout de même à ne pas faire des expériences avec des éléments chimiques dangereux ou alors à demander la supervision d’un parent ou d’un professeur pour l’effectuer. 🙃
💡 L’info en +
Il existe une solution dite “tampon” dont le rôle est de maintenir le potentiel Hydrogène presque constant. Il s’agit d’une simple solution chimique dont l’ensemble des composants permet au pH ne pas varier. Tant qu’on y ajoute de petites quantités d’acide ou de base, son pH varie très peu. Le sang en est un bon exemple : ses tampons maintiennent son pH entre 7,35 et 7,45. Ce n’est pas de la magie, c’est de la chimie ! 🪄
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À quoi sert le pH et pourquoi le mesurer ? 👀
Le pH sert à savoir si une solution est acide, neutre ou basique, et à quel point. Le mesurer permet de choisir un produit ménager adapté, de corriger un sol de jardin, de surveiller l’eau d’une piscine, de réussir une recette et, en médecine, de vérifier que le sang garde un pH normal.
👉 En ce qui concerne les produits ménagers ou le jardinage, contrôler le potentiel Hydrogène est essentiel. Un produit trop acide pourrait abîmer ton sol, tes meubles ou ton linge. De même pour le jardinage, des éléments trop acides ou trop basiques vont soit tuer tes plantes, soit ne pas avoir l’effet désiré.
👉 Pour la nourriture comme la boulangerie ou la pâtisserie, contrôler le pH permet de maintenir le goût et la couleur des aliments.
👉 Enfin, le corps humain est souvent contrôlé afin de maintenir son équilibre acido-basique. Cet équilibre est fondamental pour la bonne santé du corps humain. Quels que soient les aliments, les poumons, les reins et les solutions tampons du sang travaillent en continu pour garder son pH entre 7,35 et 7,45.
La science est fascinante, n’est-ce pas ? Si tu souhaites envisager des études dans ce domaine, voici un classement des meilleures prépas scientifiques en France ! 🤩 N’oublie pas de nous dire en commentaire si cette fiche de cours t’a rendu service et si tu as d’autres notions pour lesquelles tu aurais besoin d’un coup de pouce. 👍
