Échelle de pH

Définition du pH

Tout d'abord, il faut définir le pH.

Mais qu'est-ce que cela signifie exactement ? Nous devons revenir en arrière et rafraîchir le concept des acides et des bases de Brønsted-Lowry.

Le pH est donc une mesure de la concentration d'ions hydrogène dans une solution.

Les scientifiques utilisent une échelle de pH pour indiquer si une solution est acide ou basique, en fonction de la concentration en ions hydrogène ! L'échelle de pH est considérée comme une échelle logarithmique . Cela signifie qu'en diminuant d'une unité de pH, la concentration est multipliée par dix !

Échelle de pH : Acides et bases

Outre la définition de Brønsted-Lowry, les acides et les bases ont d'autres définitions. La première personne à avoir classé les acides et les bases est Svante Arrhenius, qui a donné les définitions suivantes :

Lesacides sont des donneurs de protons et se dissocient en ions négatifs et en ions hydrogène positifs (^H+). Par exemple, lorsque le chlorure d'hydrogène (HCl) est dissous dans l'eau, le HCl subit une ionisation et produit des ions ^H+ et des ions ^Cl-.

HCl dans l'eau, StudySmarter Originals.

Lesbases, en revanche, se dissocient pour former des ions positifs et des ions hydroxyde négatifs (^OH-). Par exemple, lorsque de l'hydroxyde de potassium (KOH) est ajouté à l'eau, le KOH s'ionise pour former des ions ^OH- et des ions ^K+.

KOH dans l'eau, StudySmarter Originals.

Acides forts et bases fortes

Selon la définition d' Arrhenius , les acides sont des donneurs de protons dans_H2O, ils augmentent donc la concentration d'ions ^H+ dans la solution aqueuse. Les acides forts sont des acides qui se dissocient complètement dans l'eau . Ainsi, si nous ajoutons un acide fort à l'eau, l'équation suivante apparaît :

$\mathrm{HX}\left(\mathrm{aq}\right)\to {\mathrm{H}}^{+}\left(\mathrm{aq}\right)+{\mathrm{X}}^{-}\left(\mathrm{aq}\right)$

De même, lesbases fortes sont des bases qui se dissocient complètement dans l'eau. La dissolution d'une base forte dans l'eau peut être représentée par cette équation :

$\mathrm{BOH}\left(\mathrm{aq}\right)\to {\mathrm{B}}^{+}\left(\mathrm{aq}\right)+{\mathrm{OH}}^{-}\left(\mathrm{aq}\right)$

Échelle de pH : Gamme

L'échelle de pH ressemble à ceci :

Échelle de pH, StudySmarter Originals.

Tu remarqueras que le pH s'étend de 0 à 14. Il arrive parfois que le pH se situe en dehors de cette plage, mais c'est très rare. Oui, le pH négatif existe. Les solutions qui contiennent une concentration d'ions hydrogène équivalente à un pH inférieur à 7 sont considérées comme acides, tandis qu'un pH supérieur à 7 est considéré comme basique (également connu sous le nom d'alcalin). Lorsqu'une substance a un pH de 7, elle est considérée comme neutre.

Mais où se trouvent les acides forts et les bases fortes dans l'échelle du pH ? Les acides forts se trouvent dans la plage de pH comprise entre 0 et 1, tandis que les bases fortes se trouvent à l'autre extrême, ayant un pH de 14. Cela est dû à la concentration d'ions hydrogène dans la solution.

• Les acides forts ont une concentration élevée de ^H+, tandis que les bases fortes ont une faible concentration d'ions ^H+ en solution. Plus le [^H+] est élevé, plus la solution est acide !

Échelle de pH : Formule pour calculer le pH

L'échelle du pH est considérée comme une échelle logarithmique correspondant à la concentration de protons (ions ^H+ ) dans les solutions aqueuses. Le pH est donc le logarithme négatif de [^H+] et peut être calculé à l'aide de la formule suivante :

$=-{\log }_{10}\left[{\mathrm{H}}^{+}\right]$

Prenons un exemple !

Maintenant, si nous réarrangeons la formule du pH, nous pouvons aussi l'utiliser pour trouver la concentration d'ions hydrogène dans une solution !

$\left[{\mathrm{H}}^{+}\right]={10}^{-\mathrm{pH}}$

Résolvons un autre exemple !

Comme les acides forts et les bases fortes se dissocient complètement en solution, on peut dire que la concentration de l'acide fort ou de la base forte sera égale à la concentration du ^H+ ou du ^OH- en solution. Ainsi, pour calculer le pH des acides forts et des bases fortes, nous pouvons utiliser l'équation du pH que nous venons d'apprendre !

Exemples concernant l'échelle de pH

Si tu devais deviner, où penses-tu que tu trouverais les substances suivantes sur l'échelle du pH ?

• Le jus de citron
• Lait
• Bicarbonate de soude
• Eau de Javel

Nous nous attendrions à ce que le jus de citron ait un pH faible, que le lait soit légèrement acide par rapport à l'eau pure (pH 7), que le bicarbonate de soude soit quelque peu alcalin et que l'eau de Javel ait un pH élevé !

pH des substances communes, StudySmarter Originals.

Tu devrais maintenant mieux connaître l'échelle de pH et savoir comment trouver le pH de différentes substances !

_{Références :}

_{Description du cours et de l'examen AP Chemistry, en vigueur à l'automne 2020. (n.d.). Récupéré le 8 avril 2022 sur le site https://apcentral.collegeboard.org/pdf/ap-chemistry-course-and-exam-description.pdf?course=ap-chemistry.}

_{Malone, L. J., Dolter, T. O., & Gentemann, S. (2013). Concepts de base de la chimie (8e éd.). Hoboken, NJ : John Wiley & Sons.}

_{Swanson, J. W. (2020). Tout ce dont tu as besoin pour être un as de la chimie dans un seul gros cahier. Workman Pub.}

_{The Princeton Review :Cracking the AP Chemistry exam, 2020. (2019). New York, NY : Penguin Random House.}