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
- 1Choisis l’indicateur universel et teste cinq liquides ménagers. Note chaque résultat dans le tableau.
- 2Testez les mêmes liquides avec du papier tournesol et de la phénolphtaléine. Quels liquides ces indicateurs ne permettent-ils pas de distinguer ?
- 3Passez au pH-mètre et vérifiez vos estimations avec l’indicateur universel.
- 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
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
- 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 ?
- Q2Pourquoi la phénolphtaléine donne-t-elle le même résultat avec du jus de citron et de l’eau pure ?
- 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 ?
- 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⁺.