CHIMIE Cours - Classe de terminale S

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Lois - Terminale S
Chapitre 7: Les réactions acido-basiques

Le pH

Que signifie pH ?
pH signifie " potentiel Hydrogène "
Le pH reflète en effet la proportion d'ions oxonium ( aussi appelés ions hydronium) de formule H3O+ présents dans une solution aqueuse.
 Ces ions se forment par association d'une molecule d'eau ( H2O) et d'un ion hydrogène ( H+):
H2O+ H+  H3O+  

Définition du pH
L'acidité d'une solution est liée à la présence des ions oxonium et dépend de leur concentration: Celle-ci est de l'ordre de 1 mol.L-1 pour les solutions les plus acides et de 10-14 mol.L-1 pour les solutions les moins acides.
Afin d'exprimer l'acidité par une grandeur plus simple que la concentration des ions oxonium il a été définie une échelle appelée échelle de pH par la relation suivante:
pH = - Log [H3O+]              où [H3O+] est exprimée en mol.L-1    
                                                Le pH est un nombre sans unité

La fonction Log
f(x) = Log ( x ) correspond à la fonction logarithme décimal définie à partir du logarithme népèrien par la relation suivante:
 Log ( x)  =  Ln ( x )  
                   Ln(10)
Pour une grandeur s'exprimant sous la forme d'une puissance de dix ( 10a):
Log ( 10a ) = Ln ( 10a )
                     Ln ( 10)
                   = a  Ln ( 10 )
                       Ln (10 )
                   = a
Log ( 10a ) = a
La fonction réciproque du logarithme décimale est f(x) = 10x  
Ainsi, si y = Log ( x) alors x = 10y

Les valeurs du pH
D'après la relation entre la concentration en ions oxonium et le pH on peut en déduire que:
Si  [H3O+] = 1 mol.L-1          alors pH = - Log (100)    soit pH = 0
Si  [H3O+] = 10-1 mol.L-1    alors pH = - Log (10-1)  soit pH = 1
Si  [H3O+] = 10-2 mol.L-1    alors pH = - Log (10-2)  soit pH = 2
Si  [H3O+] = 10-3 mol.L-1    alors pH = - Log (10-3)  soit pH = 3
Etc jusque'à la concentration de 10-14 mol.L-1 où pH = 14
A chaque fois que la concentration en ions oxonium est divisée par dix le pH augmente d'une unité.
Inversement la valeur du pH d'une solution permet d'en déduire la concentration en ions oxonium:
[H3O+] = 10-pH  

La mesure du pH
Le pH peut être évalué à une unité près à l'aide de papier pH mais une mesure précise ne peut être réalisée qu'à l'aide d'un pH-mètre.
Ce dernier est constitué d'une sonde pHmétrique qui est mise au contact de la solution dont on souhaite mesurer le pH. Son utilisation nécessite un étalonnage réalisé à l'aide de solutions dites " tampons ".  La mesure d'un pH a une précision qui dépend de la qualité de l'étalonnage mais qui est en général de l'ordre de 0,1 unité pH.

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