L’essentiel
Le pH mesure l’acidité d’une solution aqueuse. À 25 °C, il varie en général de 0 à 14 : une solution est acide si pH < 7, neutre si pH = 7 et basique si pH > 7. Le pH de l’eau pure vaut 7. Au lycée, il se calcule par pH = −log[H₃O⁺].
L’échelle de pH
Le pH est un nombre sans unité. Il renseigne sur la quantité d’ions hydrogène présents dans une solution. Plus une solution contient d’ions H⁺, plus elle est acide et plus son pH est faible.
pH < 7 : solution acide. pH = 7 : solution neutre. pH > 7 : solution basique.
| pH | Nature | Ions majoritaires |
|---|---|---|
| De 0 à 7 (exclu) | Acide | H⁺ plus nombreux que HO⁻ |
| 7 | Neutre | Autant de H⁺ que de HO⁻ |
| De 7 (exclu) à 14 | Basique | HO⁻ plus nombreux que H⁺ |
Le pH de l’eau
Le pH de l’eau pure vaut 7 à 25 °C : elle est neutre. Mais l’eau que tu bois n’est pas de l’eau pure. Elle contient des ions et des gaz dissous qui modifient son pH.
En France, le pH de l’eau du robinet se situe en général entre 6,5 et 9. L’eau de pluie non polluée est légèrement acide, avec un pH proche de 5,6, car elle dissout du dioxyde de carbone de l’air. L’eau de mer est légèrement basique, avec un pH proche de 8.
Exemples de pH au quotidien
| Solution | pH approché | Nature |
|---|---|---|
| Jus de citron | 2 à 3 | Acide |
| Soda au cola | 2,5 à 3 | Acide |
| Vinaigre | 3 | Acide |
| Café | 5 | Acide |
| Eau pure | 7 | Neutre |
| Sang | 7,4 | Légèrement basique |
| Eau savonneuse | 9 à 10 | Basique |
| Eau de Javel | 11 à 13 | Basique |
| Déboucheur à la soude | 13 à 14 | Basique |
Astuce : Un acide ou une base concentrés sont corrosifs. Porte lunettes et gants et respecte les pictogrammes de sécurité.
Comment mesurer un pH
- Le papier pH change de couleur. On compare à une échelle : la mesure est rapide mais approchée.
- Le pH-mètre donne une valeur précise, après étalonnage de la sonde.
- Un indicateur coloré, comme le bleu de bromothymol, change de couleur selon le pH : jaune en milieu acide, bleu en milieu basique.
Ce qui se passe quand on dilue un acide
Ajouter de l’eau à une solution acide diminue la concentration en ions H⁺ : le pH augmente et se rapproche de 7, sans le dépasser. De même, le pH d’une solution basique diluée diminue vers 7, sans passer en dessous.
La formule du pH au lycée
En terminale, on définit le pH à partir de la concentration en ions oxonium H₃O⁺, exprimée en mol/L. Ces ions sont l’écriture précise des ions H⁺ en solution aqueuse.
pH = −log[H₃O⁺] et [H₃O⁺] = 10^(−pH), avec la concentration en mol/L.
- pH 3 : [H₃O⁺] = 10⁻³ = 1,0 × 10⁻³ mol/L.
- [H₃O⁺] = 2,5 × 10⁻⁴ mol/L : pH = −log(2,5 × 10⁻⁴) = 3,6.
- Quand le pH baisse de 1, [H₃O⁺] est multipliée par 10. Une solution de pH 3 contient 100 fois plus d’ions H₃O⁺ qu’une solution de pH 5.
Les erreurs à éviter
Plus le pH est grand, plus la solution est acide Plus le pH est petit, plus la solution est acide
Le pH évolue en sens inverse de la concentration en ions H⁺.
En diluant un acide, on peut atteindre pH 9 Le pH se rapproche de 7 sans le dépasser
L’eau ajoutée ne rend pas la solution basique : elle dilue seulement l’acide.
Un pH de 2 est deux fois plus acide qu’un pH de 4 Il contient 100 fois plus d’ions H₃O⁺
L’échelle est logarithmique : chaque unité de pH correspond à un facteur 10.
Exercices corrigés
1. Une solution a un pH de 3. Elle est…
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acide. Son pH est inférieur à 7.
2. Quel est le pH de l’eau pure à 25 °C ?
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7. L’eau pure est neutre : pH = 7.
3. Dans une solution basique…
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les ions HO⁻ sont majoritaires. Une solution basique contient plus d’ions HO⁻ que d’ions H⁺.
4. On ajoute beaucoup d’eau à une solution de pH 3. Quel pH peut-on mesurer ensuite ?
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5. Le pH augmente vers 7 sans le dépasser : seule la valeur 5 convient.
5. Une solution a un pH de 4. Que vaut [H₃O⁺] ?
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1,0 × 10⁻⁴ mol/L. [H₃O⁺] = 10⁻⁴ mol/L.
6. Quel est le pH d’une solution telle que [H₃O⁺] = 3,2 × 10⁻⁵ mol/L ?
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4,5. pH = −log(3,2 × 10⁻⁵) ≈ 4,5.
Questions fréquentes
Que veut dire pH ?
On le lit souvent « potentiel hydrogène ». Il indique la concentration en ions hydrogène d’une solution.
Le pH a-t-il une unité ?
Non, le pH est un nombre sans unité.
Quelle est la valeur du pH de l’eau du robinet ?
En France, il se situe en général entre 6,5 et 9. Il dépend de la composition de l’eau et donc de la région.
Un pH peut-il être négatif ?
Oui, pour des solutions d’acide très concentrées. L’échelle de 0 à 14 couvre les solutions courantes à 25 °C.