détermination du pH

I. Initiation au pH La mesure du pH est une des mesures électrochimiques les plus utilisées que l'on retrouve notamment en microbiologie (pour la croissance des bactéries), en médecine (une variation du pH du sang est synonyme de troubles métaboliques), en étude de l’environnement (pH de l’eau de mer pour détecter une pollution d’origine atmosphérique). Le caractère acide d’une solution aqueuse est dû à la présence des ions oxonium H3O+ dans cette solution. A 25°C, la neutralité acido-basique correspond à pH = 7,0. Une solution acide a un pH < 7,0 et une solution basique a un pH > 7,0. Le chimiste danois Sørensen (1868-1939) emploie pour la première fois en 1909 le concept du potentiel hydrogène (pH). Le pH est une grandeur sans unité qui mesure l’acidité d’une solution aqueuse diluée. II. Mesure chimique du pH On utilise un indicateur coloré, c'est-à-dire une substance organique qui varie selon deux teintes distinctes en fonction de la valeur du pH. . Le Bleu de Bromothymol (BBT) a une zone de virage entre 6 et 7,6. Il est jaune pour un pH en dessous de cette zone et bleu pour un pH au-dessus. . La Phénolphtaléïne a une zone de virage entre 8,2 et 10. Elle est incolore pour un pH en dessous de cette zone et rose pour un pH au-dessus. . L'Hélianthine a une zone de virage entre 3,1 et 4,4. Elle est rouge pour un pH en dessous de cette zone et jaune pour un pH au-dessus. III. Applications mathématiques Par définition, le pH est lié à la concentration des ions par la relation: pH = - log [H3O+] Le pH d’une solution est donc l’opposé du logarithme décimal de sa concentration en ions hydronium H3O+, exprimée en mol.L-1. La connaissance de la valeur du pH d’une solution nous permet donc de déterminer la concentration en ions oxonium en mol.L-1: [H3O+] = 10-pH                 ex: Si le pH d'une solution est de 8,3, on pose:                       [H3O+] = 10-8,3 = 5.01.10-39 mol.L-1 IV. Produit ionique de l'eau La mesure du pH de l’eau pure à 25°C donne le résultat pH = 7,0. Dans l’eau pure à 25°C, on calcule alors: [H3O+] = 10-pH = 1,0.10-7 mol.L-1. Les ions oxonium proviennent d’une réaction de l’eau, solvant sur elle-même: l'autoprotolyse de l’eau 2 H2O (l) <=> H3O+ (aq) + OH- (aq) Cette réaction a lieu dans toute solution aqueuse. À cette réaction on associe une constante appelée produit ionique de l’eau, notée ke exprimée sans unité. ke = [H3O+] x [OH-] Dans l’eau pure à 25°C:          n(H3O+) = n(OH-) donc [H3O+] = [OH-] = 1,0.10-7 mol.L-1.          Donc ke = [H3O+] × [OH-]= 1,0.10-7 × 1,0.10-7 =10-14 à 25°C. ke ne dépend que de la température. On associe donc à la constante ke la grandeur pke telle que: pke = - log ke = 14 (à 25°C). V. Echelle des pH Dans une solution aqueuse, les concentrations molaires de [H3O+] et [OH-] sont calculables à partir du pH mesuré pour la solution: . [H3O+] =10-pH . [OH-] = ke / [H3O+] On peut alors faire trois constats:         1:. la solution est neutre: [H3O+] = [OH-] ke =[H3O+]2 donc pke = 2pH. Ainsi une solution est neutre pour pH = 1/2 pke.         2:. la solution est acide: [H3O+] > [OH-] Une solution est acide pour pH < 1/2 pke.         3:. la solution est basique: [H3O+] < [OH-] Une solution est basique pour pH > 1/2 pke.                 ex: A 37°C (température du corps humain), la constante ke vaut 2,5.10-14.                       Une solution a un pH = 6,9.                       On cherche la grandeur pke:      pke = - log ke = - log 2,5.10-14 = 13,6                       On calcule le 1/2 pke:      1/2 pke = 13,6 / 2 = 6,8                       Et on le compare au pH:      pH = 6,9 > 6,8. La solution est donc basique.  programme officiel     |     contactez un professeur     |     cours particuliers     |      haut de la page