Ions, acides et bases (pH)
L'eau du robinet, le jus de citron, le détartrant, le savon... Ces liquides ont des propriétés très différentes. En physique-chimie, on les classe grâce au pH. Pour comprendre le pH, il faut d'abord savoir ce qu'est un ion.
Objectifs du chapitre
- Savoir ce qu'est un ion, un cation et un anion
- Connaître l'échelle de pH et distinguer acide, neutre et basique
- Utiliser les tests d'identification des ions et les précautions de sécurité
Les ions : des atomes chargés
Un ion est un atome (ou groupe d'atomes) qui a perdu ou gagné des électrons. Il porte donc une charge électrique. S'il a perdu des électrons, il est chargé positivement : c'est un cation (ex : l'ion sodium Na+, l'ion fer Fe2+). S'il a gagné des électrons, il est chargé négativement : c'est un anion (ex : l'ion chlorure Cl-, l'ion hydroxyde OH-). Les ions en solution peuvent être identifiés par des tests chimiques. Par exemple, on ajoute quelques gouttes de soude (NaOH) à une solution : si un précipité blanc se forme, il y a des ions calcium Ca2+ ; si le précipité est bleu, ce sont des ions cuivre Cu2+ ; si le précipité est rouille, ce sont des ions fer Fe3+. Ces tests sont très utiles en laboratoire.
L'échelle de pH : mesurer l'acidité
Le pH est un nombre qui indique si une solution est acide, neutre ou basique. L'échelle va de 0 à 14. Un pH inférieur à 7 correspond à une solution acide : plus le pH est proche de 0, plus c'est acide (ex : jus de citron pH ≈ 2, vinaigre pH ≈ 3). Un pH égal à 7 correspond à une solution neutre (ex : eau pure). Un pH supérieur à 7 correspond à une solution basique : plus le pH est proche de 14, plus c'est basique (ex : eau savonneuse pH ≈ 9, soude pH ≈ 13). On mesure le pH avec du papier pH (indicateur coloré) ou avec un pH-mètre électronique, plus précis.
Ions H+ et OH-, dilution et sécurité
Les acides libèrent des ions H+ (hydrogène) en solution : plus il y a d'ions H+, plus le pH est bas et plus c'est acide. Les bases libèrent des ions OH- (hydroxyde) : plus il y a d'ions OH-, plus le pH est élevé. Quand on dilue un acide avec de l'eau, la concentration en ions H+ diminue, donc le pH augmente (la solution devient moins acide). Attention : les produits très acides (pH < 3) ou très basiques (pH > 11) sont corrosifs. Ils peuvent brûler la peau et les yeux. En TP, il faut porter des lunettes de protection, des gants, et ne jamais mélanger des produits sans autorisation du professeur.
Formules à retenir
0 ≤ pH ≤ 14pH < 7 : solution acide. pH = 7 : solution neutre. pH > 7 : solution basique.
Acide → H+ | Base → OH-Un acide libère des ions H+ (hydrogène). Une base libère des ions OH- (hydroxyde). Plus il y a d'H+, plus le pH est bas.
Dilution → pH se rapproche de 7Ajouter de l'eau à un acide augmente son pH (moins acide). Ajouter de l'eau à une base diminue son pH (moins basique). L'eau pure a pH = 7.
Exercice d'application
Question : On mesure le pH de quatre solutions : jus de citron (pH = 2), eau minérale (pH = 7), lait (pH = 6,5), eau de Javel (pH = 12). Classe-les de la plus acide à la plus basique. Laquelle est dangereuse à manipuler sans gants ?
Voir la solution
Réponse : De la plus acide à la plus basique : jus de citron (pH 2) < lait (pH 6,5) < eau minérale (pH 7) < eau de Javel (pH 12). L'eau de Javel est la plus dangereuse car son pH de 12 est très basique (pH > 11 = corrosif). Il faut obligatoirement des gants et des lunettes pour la manipuler.
