Cours : Le pH ou potentiel hydrogène

Définition du pH

On parle souvent du goût acide d’un jus de citron et du goût neutre de l’eau plate.
Il ne suffit pas de se fier à notre goût pour juger de l’acidité d’un aliment. Il existe une méthode plus fiable pour estimer le taux d’acidité d’un produit : le pH.

La valeur du pH est inscrite sur de nombreux produits ménagers et alimentaires. C’est donc une grandeur fréquemment mesurée dans l’industrie pour juger de la qualité d’un produit.

Définition

pH :

« pH » signifie potentiel hydrogène. Le pH indique le caractère acide, basique ou neutre d’une solution aqueuse. C’est une grandeur sans unité comprise entre 0 et 14.

• Si le pH d’une solution est entre 0 et 7, la solution est dite acide.
• Si le pH d’une solution est égal à 7, la solution est dite neutre.
• Si le pH d’une solution est entre 7 et 14, la solution est dite basique.

Exemple

Le pH de l’eau pure est égal à 7, il s’agit donc d’une solution neutre.

Cette étiquette nous indique que l’eau minérale est pratiquement neutre.

Nous allons à présent expliquer le caractère acide et basique d’une solution par la présence de certains ions.

Lien entre les ions et le pH

La valeur du pH est liée à la présence d’ions hydrogène $\text{H}^+$ et d’ions hydroxyde $\text{HO}^-$ dans une solution.

Rappel

Un ion est un atome qui a perdu ou gagné un ou plusieurs électrons. Il peut être chargé positivement ou négativement.

Lorsqu’une solution contient une quantité égale d’ions hydrogène $\text{H}^+$, chargés positivement, et d’ions hydroxyde $\text{HO}^-$, chargés négativement, on peut affirmer que la solution est neutre.

Lorsqu’une solution contient une quantité plus importante d’ions hydroxyde $\text{HO}^-$, que d’ions $\text{H}^+$, on peut affirmer que la solution est basique.

Lorsqu’une solution contient une quantité plus importante d’ions hydrogène $\text{H}^+$, que d’ions $\text{HO}^-$, on peut affirmer que la solution est acide.

Voyons maintenant par quels moyens il est possible de mesurer le pH.

Attention

Une solution d’acide chlorhydrique, dont le pH est égal à 0, est très acide et très concentrée en ions $\text{H}^+$.
Une solution de soude (également appelée hydroxyde de sodium), de pH égal à 14 sera, quant à elle, très basique et très concentrée en ions $\text{HO}^-$. Il est dangereux de manipuler des telles solutions concentrées. En effet, elles sont corrosives.
Il faut donc prendre des précautions lorsqu’on les utilise :

• porter des lunettes de protection, une blouse ainsi que des gants ;
• manipuler dans un endroit ventilé, sous une hotte aspirante.

Définition

Corrosif :

Un produit corrosif est un produit qui ronge ou corrode les surfaces. Les solutions corrosives sont identifiées en chimie par le pictogramme ci-dessous :

Mesure du pH

Il existe deux méthodes principales pour déterminer le pH d’une solution.

Première méthode : utilisation du papier pH

On dépose une goutte de la solution à analyser sur un papier spécial dit le papier pH.
On observe un changement de couleur sur le papier. À partir de la couleur obtenue, on s’aide d’un nuancier qui associe une valeur de pH à la couleur prise par le papier. Il est ainsi possible d’estimer le pH de la solution en question.

D’après le nuancier, le pH de la solution ci-dessous est égal à 9.

Attention

Attention, la méthode du papier pH ne donne qu’une estimation de la valeur du pH.

Cette méthode est donc peu précise, c’est pourquoi on a souvent recours à une seconde méthode qui est l’utilisation du pH-mètre.

Seconde méthode : utilisation du pH-mètre

On place l’embout de l’appareil, appelé électrode, dans la solution. Cette électrode a la capacité de détecter les ions $\text{H}^+$, autrement dit, elle mesure l’acidité de la solution.

D’après la mesure ci-dessus, le pH de la solution est de 7,18.