Changement de pH

Signification de la modification du pH

Qu'est-ce que le pH et quelle est l'importance d'un changement de pH ?

Qu'est-ce que l'acidité, ou le manque d'acidité ?

L'acidité est décrite comme suit :

Les solutions acides ont une concentration élevée en ions ^H+.

En revanche, les solutions basiques( solutionsalcalines ) peuvent être décrites comme suit :

Les solutions basiques ont une faible concentration d'ions ^H+ en solution.

Si le pH nous renseigne sur le niveau des ions ^H+ dans la solution, qui sera leur concentration, nous pouvons identifier les solutions et les qualifier d'acides ou de basiques.

Une variation du pH indiquera qu'il y a eu un changement dans la concentration des ions ^H+ dans la solution, ce qui signifie qu'une variation du pH correspondra à un changement dans l'acidité de la solution. Il peut s'agir d'une augmentation ou d'une diminution de l'acidité. Par ce biais, dont nous parlerons plus tard, un changement de pH indiquera le passage d'une solution acide à une solution basique, ou l'inverse.

Alors, comment déterminer ce qu'est une solution acide ou basique? Existe-t-il un moyen de quantifier ces chiffres et de comprendre les variations de pH d'une autre manière ? Dans la prochaine section, nous verrons comment quantifier la concentration d'ions ^H+ et la relier au pH par des calculs.

Équation du pH

Le pH est mesuré par la formule suivante :

\[ pH=- \log[H^+] \]

Comme tu peux le voir, le pH est une échelle logarithmique de la concentration des ions ^H+ en solution. Parce qu'il est logarithmique, cela signifie que chaque pas d'un nombre entier représente un pas entier d'une manière logarithmique , dans ce cas un changement d'un facteur 10.

Cela signifie qu'une solution de pH = 3 et une solution de pH = 4 diffèrent par 10x dans la concentration des ions ^H+ , mais qu'une solution de pH = 3 et une solution de pH = 5 diffèrent par 100x.

En utilisant les calculs et les valeurs de concentration d'une solution, on peut dire que les solutions acides ont un nombre de pH faible et que les solutions basiques ont une valeur de pH élevée. Cela est dû au fait qu'il s'agit d'une échelle logarithmique inversée, car le logarithme est précédé d'un signe moins. Dans la prochaine section, nous verrons comment ces valeurs de pH s'inscrivent sur une échelle à utiliser pour la variation du pH.

Tu peux aussi modifier l'équation du pH pour l'adapter à ton usage :

• Pour connaître la concentration des ions ^H+ dans la solution à partir de la valeur du pH. Tu peux réarranger l'équation pour formuler l'équation suivante : \[[H^+]=10^{pH} \]. Grâce à cette équation, tu peux trouver la concentration d'ions ^H+ dans une solution en connaissant simplement le pH. Cela peut être utile si tu as un pH-mètre numérique et que tu veux connaître le nombre total d'ions ^H+, car le pH-mètre numérique ne t'indiquera que la valeur du pH.

• Une autre formule que tu peux utiliser est la formule pOH, qui tient compte de la concentration d'ions hydroxyde (^OH-) dans la solution. Sa formule est la suivante : \[ pOH=- \log[OH^+] \]. La valeur de pOH est la valeur inverse de la valeur du pH, dont nous parlerons dans la section suivante.

Échelle de pH

L'échelle de pH a été créée pour donner un sens à des valeurs de pH arbitraires. La quantification de la concentration d'ions ^H+ dans une solution est un outil efficace pour étiqueter les acides et les bases, mais ils doivent être placés dans une certaine échelle comparative pour être utilisés. C'est ce que permet l'échelle de pH, qui peut être utilisée pour comparer différentes solutions.

Tu trouveras ci-dessous l'échelle de pH :

pHFig. q. Échelle de pH. Source : jansanconsulting.com

Il y a deux choses que tu peux remarquer sur l'échelle : les couleurs et les valeurs.

Tu remarqueras que l'échelle va de 0 à 14. Mais pourquoi ? C'est parce que l'eau est souvent considérée comme le point médian, car elle est neutre. L'eau a naturellement un pH de 7, ce qui constitue le point médian de l'échelle. Tout ce qui est inférieur à 7 devient acide et tout ce qui est supérieur à 7 devient basique (ou alcalin).

Cette échelle peut être utilisée pour tracer différentes solutions et les comparer. Si tu disposes d'une base de données des solutions que tu utilises et de leurs valeurs de pH, tu peux les classer par ordre d'augmentation ou de diminution du pH pour comprendre l'acidité relative et les concentrations d'ions ^H+ dans les solutions.

Causes de la variation du pH

Comme nous l'avons vu plus haut, les variations de pH sont des changements dans l'acidité d'une solution. Il peut s'agir d'une diminution ou d'une augmentation de la concentration d'ions ^H+. Pour comprendre pourquoi le pH change, nous devons examiner les sources d'ions ^H+ dans les différentes solutions.

Il est essentiel de mentionner qu'un changement de pH peut se faire dans les deux sens, ce qui signifie que le pH peut augmenter ou diminuer. Plus important encore, les aspects clés du changement de pH sont liés à la façon dont une solution est soit acide, soit neutre, soit basique. Si un changement de pH est radical, il peut entraîner une modification de ses propriétés chimiques, ce qui aura de grandes répercussions sur ses utilisations chimiques.

Il y a deux façons d'examiner cette question, soit dans des environnements chimiques isolés, soit dans des scénarios de la vie réelle.

Environnements chimiques isolés

Dans un environnement chimique isolé, tel qu'un bécher contenant un acide ou une base spécifique, un changement de pH ne peut se produire que si l'on y ajoute une autre solution.

Trois solutions peuvent être ajoutées : un acide, une base ou une solution neutre comme l'eau. Si tu ajoutes plus d'acide à un acide, le pH diminuera, mais si tu ajoutes une base à un acide, le pH augmentera (rappelle-toi que le logarithme de la formule du pH est précédé d'un signe moins, ce qui signifie que l'échelle est inversée : plus la solution est acide, plus le pH est bas). Selon la force de tes solutions de départ et leur quantité, le pH pourrait soit rester dans la plage acide, soit dans la plage basique, soit devenir neutre. En effet, il peut subir une réaction de neutralisation.

Si tu ajoutes une solution neutre, comme de l'eau, une dilution de ta base ou de ton acide aura lieu. Nous reviendrons plus tard sur la dilution.

Changement de pH dû à la dilution

Nous aborderons ici les conséquences de la dilution sur les niveaux de pH.

Nous savons que le pH est corrélé à la concentration d'ions ^H+ dans la solution. Ceci est basé sur une formule énoncée plus haut.

Ainsi, si tu dilues la solution basique ou acide, ce qui peut être fait en ajoutant une quantité fixe d'eau à la solution, le pH changera.

La dilution des solutions acides ou basiques rapproche toujours le niveau du pH de 7, car il s'agit du point médian neutre. Ainsi, l'ajout d'eau à une solution acide augmentera le pH, tandis que l'ajout d'eau à une solution basique diminuera le pH.

La chose essentielle à retenir lors de l'estimation des niveaux de pH pendant les dilutions est que la quantité d'ions ^H+ dans la solution restera la même, mais la quantité de solvant (c'est-à-dire l'eau) changera. Cela signifie qu'il y aura une quantité fixe d'ions ^H+ dans la solution, mais que le volume d' eau changera, ce qui donnera lieu à une concentration différente. En fin de compte, cela modifiera le pH de la solution.

En raison de l'état logarithmique de l'échelle du pH, pour passer d'une valeur de pH à une autre par dilution, tu devras multiplier par 10 la quantité d'eau.

J'espère que cet article t'a éclairé sur le concept de changement de pH et que tu sais maintenant comment différents facteurs peuvent influencer le niveau de pH dans des contextes chimiques et dans la nature.