Physique-chimie et mathématiques (STI2D · STL) · Terminale · Physique-chimie — Matière et matériaux
Acides, bases et pH
Un nombre pour mesurer l’acidité.
En bref
Pluies acides, eau des piscines, rejets d’usine, océans qui s’acidifient : l’acidité d’une solution se mesure par un seul nombre, le pH, et se modifie par des réactions acide-base.
Acide, base, couple
| Le terme | Définition (Brønsted) |
|---|---|
| Acide | Espèce capable de céder un ion H⁺ (un proton) |
| Base | Espèce capable de capter un ion H⁺ |
| Couple acide/base | AH / A⁻, reliés par : AH = A⁻ + H⁺ |
| Le couple | Acide | Base |
|---|---|---|
| Acide éthanoïque / ion éthanoate | CH3COOH | CH3COO⁻ |
| Ion ammonium / ammoniac | NH4⁺ | NH3 |
| Ion oxonium / eau | H3O⁺ | H2O |
| Eau / ion hydroxyde | H2O | HO⁻ |
L’eau est à la fois acide (couple H2O/HO⁻) et base (couple H3O⁺/H2O).
Le pH
pH = −log [H3O⁺] et [H3O⁺] = 10^(−pH) (en mol/L)
| À 25 °C | pH |
|---|---|
| Solution acide | pH < 7 |
| Solution neutre | pH = 7 |
| Solution basique | pH > 7 |
Exemples : [H3O⁺] = 1,0 × 10⁻³ mol/L donne pH = 3 ; [H3O⁺] = 2,0 × 10⁻³ mol/L donne pH = −log(2,0 × 10⁻³) ≈ 2,7.
Le pH est une échelle logarithmique : un pH qui baisse d’une unité, c’est une concentration en H3O⁺ multipliée par 10.
La dilution
Diluer une solution acide fait monter son pH vers 7 ; diluer une solution basique le fait descendre vers 7. Le pH d’un acide dilué ne dépasse jamais 7.
Pour un acide fort, diluer 10 fois augmente le pH d’une unité : pH 2 → pH 3.
Conservation de la quantité de matière : C mère × V mère = C fille × V fille
Protocole : préparer 100 mL d’une solution à 0,010 mol/L à partir d’une solution à 0,10 mol/L.
- Volume à prélever : V = 0,010 × 100 / 0,10 = 10 mL.
- Prélever 10 mL avec une pipette jaugée, les verser dans une fiole jaugée de 100 mL.
- Compléter avec de l’eau distillée jusqu’au trait de jauge, boucher, homogénéiser.
La réaction acide-base
L’acide d’un couple cède un H⁺ à la base d’un autre couple :
Acide 1 + Base 2 → Base 1 + Acide 2
Exemples :
- CH3COOH + HO⁻ → CH3COO⁻ + H2O (le vinaigre neutralisé par la soude)
- H3O⁺ + HO⁻ → 2 H2O (acide fort et base forte)
Mesurer le pH
Le pH-mètre, étalonné avec des solutions tampons, donne le pH au dixième ou mieux ; le papier pH donne une valeur approchée.
En contexte
| La situation | Ce qui se passe |
|---|---|
| Pluies acides | Le dioxyde de soufre et les oxydes d’azote des fumées forment des acides dans l’eau de pluie |
| Acidification des océans | Le CO2 dissous forme un acide : le pH moyen est passé d’environ 8,2 à 8,1, soit 26 % d’ions H3O⁺ en plus (10^0,1 ≈ 1,26) |
| Rejets industriels | On les neutralise avant de les rejeter |
| Piscine | On maintient le pH vers 7,2 – 7,4 pour le confort et l’efficacité du chlore |
Teste-toi
6 questions pour vérifier
Touche une réponse : la correction s’affiche tout de suite.
1.Selon Brønsted, un acide est une espèce capable de…
2.Quelle est la base conjuguée de l’acide éthanoïque CH3COOH ?
3.Quel est le pH d’une solution où [H3O⁺] = 1,0 × 10⁻³ mol/L ?
4.Quel est le pH d’une solution où [H3O⁺] = 2,0 × 10⁻³ mol/L ?
5.Une solution de pH 9 à 25 °C est…
6.On dilue 10 fois une solution d’acide fort de pH 2. Nouveau pH ?
0 / 6 questions
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