Caractériser une solution acido-basique

I. Le pH et la nature d'une solution

Pour mesurer l’acidité ou la basicité d’une solution, on a recours à une grandeur sans unité appelée pH (potentiel hydrogène) :

• pH < 7 : la solution est acide. Plus le pH est faible, plus la solution est acide ;
• pH = 7 : la solution est neutre ;

À savoir

À 25°C, le pH des solutions aqueuses varie de 0 à 14.

• pH > 7 : la solution est basique. Plus le pH est élevé, plus la solution est basique.

II. Définition du pH

Toute solution aqueuse contient des molécules d’eau, des ions oxonium (ou ions hydronium) H₃O⁺ et des ions hydroxyde HO^–.

La concentration en ions oxonium d’une solution se note [H₃O⁺]. Soient deux solutions de concentrations en ions oxonium différentes. On mesure le pH de chacune avec un pH-mètre :

• [H₃O⁺]₁ = 10^–2 mol/L : pH₁= 2 ;
• [H₃O⁺]₂ = 10^–3 mol/L : pH₂ = 3.

Plus généralement, si [H₃O⁺] = 10^–a mol/L, alors pH = a.

Or, on rappelle que log (10^x) = x. On en déduit : pH = –log [H₃O⁺] ↔ [H₃O⁺] = 10^-pH.

Par conséquent, plus [H₃O⁺] est élevée, plus le pH est faible. Une solution est donc d’autant plus acide que la concentration en ions oxonium (hydronium [H₃O⁺]) est élevée.

III. La mesure du pH

Pour mesurer le pH d’une solution, on peut utiliser, du moins précis au plus précis : un indicateur coloré, du papier pH ou un pH-mètre.