Mesure du pH

CollègeChimiepH typique des liquides ménagers ; équilibre exact des solutions de laboratoire

Jus de citron

pH ≈ 2

Échelle de pH

01234567891011121314
AcideNeutreAlcalin

La bande délimitée représente tout ce que cette méthode peut vous indiquer.

Tableau des résultats

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À propos de cette expérience

Teste le jus de citron, le lait, le savon et d’autres liquides du quotidien à l’aide de quatre méthodes différentes : l’indicateur universel, le papier tournesol, la phénolphtaléine et un pH-mètre. Chaque méthode t’apprend quelque chose de différent. Le papier tournesol indique seulement si une solution est acide ou alcaline, la phénolphtaléine ne réagit qu’au-dessus d’un pH de 8,2, l’indicateur universel donne une estimation en nombre entier et le pH-mètre fournit une valeur précise. Passe aux solutions de laboratoire pour diluer des acides et des bases forts et faibles et observer l’évolution du pH.

Objectifs pédagogiques

  • Classe les solutions comme acides, neutres ou alcalines à l’aide de l’échelle de pH
  • Compare ce que peuvent indiquer le papier tournesol, la phénolphtaléine, l’indicateur universel et un pH-mètre
  • Explique que chaque unité de pH correspond à une variation d’un facteur dix de la concentration en ions hydrogène
  • Montre que diluer un acide fort dix fois augmente son pH d’une unité, tandis que celui d’un acide faible varie moins

Comment l’utiliser

  1. 1Choisis l’indicateur universel et teste cinq liquides ménagers. Note chaque résultat dans le tableau.
  2. 2Testez les mêmes liquides avec du papier tournesol et de la phénolphtaléine. Quels liquides ces indicateurs ne permettent-ils pas de distinguer ?
  3. 3Passez au pH-mètre et vérifiez vos estimations avec l’indicateur universel.
  4. 4Dans « Lab solutions », testez HCl à 1, 0,1, 0,01 et 0,001 mol/L, puis recommencez avec l’acide éthanoïque (acide acétique, CH₃COOH) et comparez.

Le modèle

Définition du pH, avec la concentration en mol/L
Produit ionique de l’eau à 25 °C
L’acide éthanoïque ne s’ionise que partiellement ; son pH est donc supérieur à celui de HCl à concentration égale.

Hypothèses

  • Les liquides ménagers sont des mélanges ; leurs valeurs de pH sont donc des valeurs typiques et non des résultats de calcul. Les échantillons réels peuvent varier.
  • Le pH d’une solution de laboratoire est déterminé à partir du bilan de charge complet à 25 °C, en supposant un comportement idéal. Les effets d’activité sont ignorés ; ils sont surtout importants à 1 mol/L.
  • Les couleurs représentent uniquement l’indicateur. Lors d’un test réel, les boissons colorées comme le cola ou le café peuvent masquer le changement de couleur.
  • Le papier tournesol change de couleur entre environ pH 4,5 et 8,3, et la phénolphtaléine devient rose à partir d’un pH d’environ 8,2.

À essayer en classe

  1. Q1Le jus de citron a un pH d’environ 2 et le café noir d’environ 5. Combien de fois plus d’ions H⁺ le jus de citron contient-il ?
  2. Q2Pourquoi la phénolphtaléine donne-t-elle le même résultat avec du jus de citron et de l’eau pure ?
  3. Q3HCl à 0,1 mol/L et l’acide éthanoïque à 0,1 mol/L ont la même concentration. Pourquoi leurs valeurs de pH sont-elles différentes ?
  4. Q4Dilue une solution de NaOH à 0,1 mol/L mille fois. Prédis le nouveau pH avant de le mesurer.

Foire aux questions

Que signifie un pH de 7 ?

À 25 °C, un pH de 7 signifie que les concentrations en ions H⁺ et OH⁻ sont égales : la solution est donc neutre. En dessous de 7, elle est acide ; au-dessus de 7, elle est alcaline.

Le pH peut-il être inférieur à 0 ou supérieur à 14 ?

Oui. Des acides forts très concentrés peuvent avoir un pH négatif. L’échelle de 0 à 14 couvre les solutions rencontrées à l’école et dans la vie quotidienne.

Pourquoi la dilution d’un acide ne le rend-elle jamais alcalin ?

Lorsque l’acide devient très dilué, les ions H⁺ provenant de l’eau elle-même prennent le dessus et le pH se rapproche de 7 par valeurs inférieures. Ajouter de l’eau ne peut pas produire davantage d’ions OH⁻ que d’ions H⁺.