pH des solutions aqueuses
Objectifs
À la fin de ce chapitre, vous saurez :
• relier le pH à la concentration des ions hydronium et reconnaître une solution acide, neutre ou basique, à toute température ;
• établir et utiliser la relation entre le pH d'une solution de monoacide fort et sa concentration C ;
• établir et utiliser la relation entre le pH d'une solution de monobase forte et sa concentration C ;
• préciser les limites de validité de ces relations et prévoir l'effet d'une dilution.
Prérequis : produit ionique de l'eau, acides et bases forts, logarithme décimal, préparation d'une solution par dilution.
Situation de départ
Pour qu'une eau de piscine soit bien désinfectée, son pH doit rester entre 7,0 et 7,4. Le technicien le contrôle chaque jour et l'ajuste en ajoutant un peu d'acide ou de base.
Comment prévoir le pH d'une solution d'acide ou de base à partir de sa concentration ?
I. pH d'une solution aqueuse
1. Définition
Pour une solution aqueuse diluée (concentrations inférieures à 0,1 mol.L-1 environ), le pH est défini par :
Une eau minérale a un pH de 7,8 : [H3O+] = 10-7,8 = 1,6.10-8 mol.L-1 et [OH-] = 10-14/(1,6.10-8) = 6,3.10-7 mol.L-1.
2. Solutions acides, neutres, basiques
- solution neutre : [H3O+] = [OH-] = Ke1/2, soit pH = pKe/2 (7 à 25 °C) ;
- solution acide : [H3O+] > [OH-], soit pH < pKe/2 ;
- solution basique : [H3O+] < [OH-], soit pH > pKe/2.
La valeur 7 n'est la limite qu'à 25 °C. À 60 °C, pKe = 13 : l'eau pure a un pH de 6,5 et elle est neutre ; une solution de pH 6,8 y est basique.
3. Mesure du pH
Le papier indicateur universel donne une valeur approchée du pH (à une unité près environ). Le pH-mètre, préalablement étalonné avec des solutions tampons, donne le pH au centième d'unité près.
II. pH d'une solution de monoacide fort
Un monoacide fort AH (HCl, HNO3) réagit totalement avec l'eau : AH + H2O H3O+ + A-. Les ions H3O+ proviennent de cette réaction ([H3O+]2 = C) et de l'ionisation propre de l'eau ([H3O+]1 = [OH-]) :
La relation pH = - log C est valable pour 10-6 mol.L-1 < C < 10-1 mol.L-1 environ, c'est-à-dire pour 1 < pH < 6. Pour une solution extrêmement diluée, les ions de l'eau ne sont plus négligeables : le pH tend vers 7 sans jamais le dépasser.
Mimba-Educ ouvre bientôt
Tu as découvert le début de ce cours. La suite s'ouvrira le 22 novembre 2026, jour de l'ouverture officielle du site.
Visiter un autre cours