XII           LE pH

XII.1           INTRODUCTION

La concentration molaire des ions hydronium (H3O+) dans les solutions aqueuses est de la plus grande importance 

en chimie, en biologie et également en médecine car cela aide à expliquer de nombreuses réactions.

XII. 2          DÉFINITION

Le pH (potentiel hydrogène ou exposant hydrogène) est l’exposant chargé de signe de la puissance de 10 qui

exprime l’activité des ions hydrogènes hydratés H3O+  dans la solution étudiée, cette concentration est exprimée

en M (concentration molaire).

                                                  pH = - log [H3O+ ]

[H3O+] est la valeur numérique de la concentration molaire

Plus le pH est grand, plus la concentration molaire de l’ion hydronium est faible.

Une concentration d’une unité de pH correspond à une diminution de sa concentration d’un facteur 10.

pH   =   3   solution  à  10-3 M   ou   0,001 M

pH   =  4    solution  à  10-4 M   ou   0,0001  M

L’échelle de pH à été introduite par le chimiste danois Sorensen, en 1909 alors qu’il travaillait à contrôler la qualité

du brassage de la bière.

Cette échelle est largement utilisée en chimie, biochimie, géologie, chimie industrielle, médecine, agriculture.

 

XII.3         PRODUIT IONIQUE DE L’EAU

Dans la réaction d’autoprotonation de l’eau:

2 H2O  Û  H3O+  +  OH-

la constante d’équilibre Kc est:

                                                               

Comme on se trouve en milieu aqueux et que la dissociation de l’eau est très faible, [H2O] ne varie pratiquement pas

donc Kc *  [H2O] est un produit de termes constants, on put alors définir une nouvelle constante.

                                                      Kc : le produit  ionique de l’eau

                                                                       Ke = Kc* [H2O]

Ke  =  Kc  *  [H2O]2 = [H3O+]*[OH-]

                                         Ke = [H3O+]*[OH-]      Produit ionique de l’eau

On appelle Ke produit ionique ou constante de dissociation de l’eau.

La valeur de Ke a été déterminée expérimentalement. Elle est égale à la température ordinaire à 10-14

                                                   Ke = 10-14

Ce qui signifie à 25 °C, pour l’eau pure, que la concentration de l’ion hydrogène est de:

1

---------------           ou 10-7 (1 molécule sur 10 millions)

10000000

La concentration de l’anion hydroxyle est la même puisque l’eau pure est neutre.

Chaque molécule qui se dissocie donne un ion H3O+ et un ion OH-, donc  [H3O+] = [ OH-]

[H3O+] [OH-] = [H3O+] [H3O+] = [OH-] [OH-] = Ke = 10-14

[H+]2 = 10-14 et [H+] = 10-7

10-14 = [H3O+] [OH-]

14 = pH + pOH

donc un pH de 7 (pour l’eau pure)

Les solutions dont le pH = 7 sont neutres

Les solutions dont le pH  <  7 sont acides

Les solutions dont le pH  >  7 sont basiques alcalines

 

XII.4         CALCULS DE pH

Quel est le pH du sang humain dans lequel la concentration en ions hydrogène est de 3,0*10-7 M ?

                                pH = - log (3,0*10-7) = 6,5

Quel est le pH d’un acide dans lequel la concentration en ions hydrogène est de 2,0*10-1 M ?

                                pH = - log (2,0*10-1 ) = 0,7

Le pH d’un jus d’orange frais est de 3,8 quelle est la concentration en ions hydrogène ?

                                        [H3O+] = 10-pH  [M]

                                [H3O+] = 10-3,8 [M]  = 1,6*10-4 [M]

Le pH d’un jus de citron frais est de 2,5 quelle la concentration en ions hydrogène ?

                                 [H3O+] = 10-2,4 [M] = 3,2*10-3 [M]

C’est pour cette raison que le citron a un goût plus acide, car les ions hydrogènes stimulent les récepteurs de

goût acide à la surface de  la langue.

Calculer le pH d’une solution de NaOH à 0,02 M ?

                                pH = 14 - pOH = 14 + log (0,02) = 12,3

Calculer le pH d’une solution de Ba(OH)2 à 0,02 M ?

[OH-] = 0,04 [M]

pH = 14 - pOH = 14 + log (0,04) = 12,6