pH d’une solution

Signaler

Le pHpH d’une solution aqueuse est mesuré à l’aide d’un pH-mètre. Connaissant son pHpH, on peut qualifier une solution d’acide, basique ou neutre.

I. Définition et mesure du pH

Le pH, abréviation de « potentiel hydrogène », est un paramètre servant à définir si un milieu est acide ou basique. Il est lié à la concentration en ions oxonium H3O+H_3O^+ :

(tenir éventuellement le téléphone en mode paysage)

789fd18c-3457-4b93-9977-b08ba1852ee9Cette relation est équivalente à : [H3O+]c0=10pH\dfrac{[H_3O^+]}{c^0}=10^{-pH}.

À noter

L’échelle de pHpH est comprise entre 00 et 1414 à 25oC25^oC. Le pHpH est une fonction décroissante de la concentration en H3O+H_3O^+.

Le pHpH d’une solution aqueuse est mesuré à l’aide d’un pH-mètre, préalablement étalonné.

Au lycée, on mesure un pHpH, au mieux, à 0,050,05 unité près. Une telle incertitude sur la mesure de pHpH correspond à une incertitude relative élevée ; en conséquence toute concentration déduite d’une mesure de pHpH devra être exprimée avec, au maximum, deux chiffres significatifs.

II. Solution neutre, acide ou basique

À 25oC25^oC, le pHpH de l’eau pure est égal à 7,07,0 soit : [H3O+]=1,0×107 mol.L1[H_3O^+] = 1,0 \times 10^{-7}~mol.L^{-1}.
La présence d’ions H3O+H_3O^+résulte de l’ionisation de quelques molécules d’eau par transfert d’un proton : c’est l’autoprotolyse de l’eau :

2H2OH3O++HO2H_2O \rightleftharpoons H_3O^+ + HO^-

Une solution aqueuse est neutre si elle contient autant d’ions H3O+H_3O^+que l’eau pure à25oC25^oC, acide si elle en contient plus ou basique si elle en contient moins.

(tenir éventuellement le téléphone en mode paysage)

676a8c6f-5e7b-4a19-b1e0-84feebcd76aa

Méthode

Identifier une solution acide, neutre ou basique

On dispose d’une solution diluée de vinaigre blanc de concentration en ions oxonium

[H3O+]=5,0×103 mol.L1[H_3O^+] = 5,0 \times 10^{-3}~mol.L^{-1}et d’une solution d’eau de javel de pH = 10,9à25oC25^oC.

1. Calculer le pHpH de la solution


Solution

pH = - \log \left(\dfrac{[H_3O^+]}{c^0} \right) = - \log \left(\dfrac{5,0 \times 10^{-3}}{1,0} \right) = 2,3.


2. Déterminer l’incertitude sur la concentration en ion H3O+


Le pH d’une solution aqueuse SS, mesuré avec un pH-mètre, est pH = 8,90 \pm 0,05.

a. Déterminer un encadrement de la concentration en ions H3O+H_3O^+ avec 33 chiffres significatifs. À partir de cet encadrement, déterminer la valeur de l’incertitude U([H3O+])U([H_3O^+]).

b. Calculer l’incertitude relative et donner la concentration en ions H3O+H_3O^+sous la forme :

[H3O+]±U([H3O+])[H_3O^+] \pm U([H_3O^+])

Conseils

Attention, l’incertitude U(G)U(G) ne peut être plus précise que la valeur GG déterminée.


Solution

a. 

8,85 < pH < 8,95

et [H3O+]=c0×10pH[H_3O^+]= c^0 \times 10^{-pH}

donc [H3O+]=1,0×108,90=1,26×109 mol.L1[H_3O^+]= 1,0 \times 10^{-8,90}=1,26 \times 10^{-9}~mol.L^{-1}

b.

U([H3O+])[H3O+]=0,15×1091,26×109=0,119=12%\dfrac{U([H_3O^+])}{[H_3O^+]}= \dfrac{0,15 \times 10^{-9}}{1,26 \times 10^{-9}}=0,119=12 \%