Potentiel hydrogène

Qu'est-ce que le pH ?

Tout d'abord, nous devons définir le potentiel hydrogène.

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

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

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

Échelle pH

En dehors de la définition Bronsted-Lowry des acides et des bases, 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 proposé les définitions suivantes :

Les acides sont des donneurs de protons, et ils 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 $C{l}^{-}$ .

Envie de voir ce contenu et d’autres visuels trop cools?

Inscris-toi ici gratuitement

Les bases, quant à elles, se dissocient pour former des ions positifs et des ions hydroxyde négatifs $O{H}^{-}$ . Par exemple, lorsqu'on ajoute de l'hydroxyde de potassium $KOH$ à l'eau, le $KOH$ s'ionise pour former des ions $O{H}^{-}$ et des ions $K^{+}$ .

Envie de voir ce contenu et d’autres visuels trop cools?

Inscris-toi ici gratuitement

Acides et bases forts

Selon la définition d'Arrhenius, les acides sont des donneurs de protons dans $H_{2}O$ , 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 :

$$H{X}_{(aq)}\to H_{(aq)}^{+}+X_{(aq)}^{-}$$

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

$$BO{H}_{(aq)}\to B_{(aq)}^{+}+O{H}_{(aq)}^{-}$$

Échelle de pH : Gamme

L'échelle de $pH$ se présente comme suit :

Envie de voir ce contenu et d’autres visuels trop cools?

Inscris-toi ici gratuitement

Remarque : le pH s'étend de $0$ à $14$ . Parfois, le pH peut même se situer en dehors de cette plage, mais c'est très rare. Oui, le pH négatif existe. Une solution qui contient une concentration d'ions hydrogène équivalente à un pH inférieur à $7$ est considérée comme acide, tandis qu'un pH supérieur à $7$ est considérée comme basique (également appelée alcaline). Lorsqu'une substance a un pH de $7$ , elle est considérée comme neutre.

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

• Les acides forts ont une forte concentration 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 !

pH : Formule

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

$$=-lo{g}_{10}[H^{+}]$$

Prenons un exemple !

Si nous réorganisons la formule du pH, nous pouvons également l'utiliser pour trouver la concentration d'ions hydrogène dans une solution !

$$[H^{+}]={10}^{-pH}$$

Résolvons un autre exemple !

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

pH : acide

Rappelle-toi qu'un acide fort se dissocie complètement dans une solution aqueuse. Prenons l'exemple de l'acide chlorhydrique $HCl$ .

pH acide chlorhydrique

pH : basiques

Le calcul du pH des bases fortes est un peu plus délicat que le calcul du pH d'un acide fort - il y a une étape supplémentaire. Pour ce faire, il faut utiliser une valeur connue sous le nom de $K_e$ .

$K_e$ est également connu sous le nom de produit ionique de l'eau. Il a l'équation suivante :

$$K_e=[H^{+}][O{H}^{-}]$$

$K_e$ varie en fonction de la température. À une température fixe, il reste toujours le même. Par exemple, on travaille généralement avec des acides et des bases à température ambiante - environ $25℃$ . À cette température, $K_e$ prend la valeur $1,00\times {10}^{-14}mo{l}^2.d{m}^{-6}$ .

Si nous connaissons la concentration d'ions hydroxyde dans la solution, nous pouvons utiliser $K_e$ pour trouver la concentration d'ions hydrogène. Nous pouvons alors calculer le pH de la solution, comme nous l'avons fait ci-dessus.

pH : hydroxyde de sodium