Les solutions acides et basiques
Le pH indique si une solution aqueuse est acide, neutre ou basique. À température ambiante, une solution de pH inférieur à 7 est acide ; à pH 7, elle est neutre ; au-dessus de 7, elle est basique. Une dilution à l’eau rapproche son pH de 7 sans inverser son caractère acide ou basique dans le modèle étudié.
À la fin de ce chapitre, vous saurez
- Classer les solutions avec le pH
- Lire un papier pH ou un pH-mètre
- Relier acidité aux ions H⁺ et basicité aux ions HO⁻
- Prévoir l’effet qualitatif d’une dilution
PrérequisSolutions aqueuses · Ions positifs et négatifs · Dissolution et dilution
Un bon cours, ça se partage.
Que mesure le pH ?
Définition
pH : Le pH est un nombre sans unité qui caractérise l’acidité ou la basicité d’une solution aqueuse. En 3AC, on utilise habituellement une échelle de 0 à 14 pour les solutions usuelles étudiées.
Une solution aqueuse a l’eau pour solvant. Son aspect ne permet pas de connaître son pH : deux liquides transparents peuvent être très différents. Le pH n’est pas une couleur, une température ou une masse. Il faut une mesure et des conditions précisées, notamment la température.
| Valeur à température ambiante | Classement | Exemple de donnée d’exercice |
|---|---|---|
| pH < 7 | Acide | pH = 3 |
| pH = 7 | Neutre | pH = 7 |
| pH > 7 | Basique | pH = 11 |
Comment utiliser le papier pH ?
Méthode
Lire le papier indicateur
- Prélever une petite quantité de solution avec le matériel prévu par le professeur.
- Mettre une goutte sur un morceau de papier pH propre.
- Comparer sa couleur au nuancier fourni avec ce papier.
- Noter une valeur approximative, puis classer la solution.
Le nuancier dépend du papier employé : on ne mémorise pas une couleur sans l’échelle correspondante. Le pH-mètre donne une mesure plus précise si l’appareil est étalonné et correctement utilisé. Son électrode doit être rincée selon les consignes du laboratoire pour éviter de contaminer les échantillons.
Comparer deux résultats
Le papier indique environ 4 et le pH-mètre indique 4,3 pour la même solution.
- Les deux mesures sont compatibles : le papier fournit une estimation moins précise.
- Comme 4,3 < 7, la solution est acide.
- On n’ajoute pas une unité après le pH.
Quels ions expliquent l’acidité et la basicité ?
Dans le modèle de 3AC, une solution acide contient davantage d’ions hydrogène H⁺ que d’ions hydroxyde HO⁻ ; une solution basique présente la situation inverse. Dans une solution neutre, ces deux types d’ions sont en proportions égales. La notation H⁺ est celle utilisée à ce niveau pour décrire le caractère acide en solution.
Attention
Une solution acide n’est pas globalement chargée positivement. D’autres ions compensent les charges : la solution reste électriquement neutre. « Solution neutre » peut donc désigner un pH égal à 7, tandis que « neutralité électrique » concerne la somme des charges.
Que change la dilution ?
Définition
Dilution : Diluer consiste à ajouter du solvant, ici de l’eau, pour diminuer la concentration de la solution. Ce n’est ni ajouter davantage de soluté ni mélanger au hasard des produits.
Lorsqu’on dilue une solution acide avec de l’eau, son pH augmente vers 7. Pour une solution basique, il diminue vers 7. L’acide ne devient pas basique par simple dilution à l’eau, et la base ne devient pas acide, dans les conditions étudiées. Les couleurs de la planche servent de repères pédagogiques ; les solutions réelles ne prennent pas forcément ces couleurs.
Prévoir un résultat plausible
Une solution de pH 2 est diluée. On propose 1, 3 ou 10.
- Le pH doit augmenter en restant du côté acide.
- 3 est cohérent ; 1 indiquerait une acidité accrue et 10 un changement en solution basique.
- La dilution seule ne permet pas de calculer la valeur exacte sans données supplémentaires.
Quelles erreurs de calcul éviter ?
Le pH n’est pas proportionnel à la quantité d’eau ajoutée. Doubler le volume ne signifie pas doubler le pH. On ne calcule pas non plus le pH d’un mélange par la moyenne arithmétique des deux pH. En 3AC, on prévoit surtout le sens de variation et on interprète des mesures.
Comment manipuler les solutions étudiées ?
Attention
On ne goûte jamais une solution et on ne touche pas un liquide pour tester son acidité. Les solutions acides ou basiques peuvent être corrosives. Les dilutions à risque sont réalisées par le professeur : on ajoute progressivement l’acide à l’eau, jamais l’eau à un acide concentré. On ne mélange pas des produits ménagers.
Le pH est un indice, pas une fiche complète de sécurité. Un produit de pH voisin de 7 peut contenir une substance dangereuse. Lire l’étiquette et respecter les consignes reste nécessaire.
Questions fréquentes
Comment reconnaître une solution acide ou basique en 3AC ?
Quel est l’effet de la dilution sur le pH ?
Quelle différence entre papier pH et pH-mètre ?
Pourquoi une solution acide est-elle électriquement neutre ?
Quiz : 12 questions sur ce chapitre
12 questions tirées au hasard parmi les 12 de ce chapitre : le quiz est différent à chaque visite. Une seule réponse est correcte, et vous voyez immédiatement si la vôtre l'est.
Q1Le pH possède…
Réponse incorrecte
C’est un nombre sans unité.
Bonne réponse : aucune unité
C’est un nombre sans unité.
Q2pH 5 indique…
Réponse incorrecte
5 est inférieur à 7 à température ambiante.
Bonne réponse : acide
5 est inférieur à 7 à température ambiante.
Q3pH 7 indique…
Réponse incorrecte
Le classement est lié aux conditions de température.
Bonne réponse : neutre à température ambiante
Le classement est lié aux conditions de température.
Q4Une dilution acide fait…
Réponse incorrecte
L’acidité diminue lors de la dilution à l’eau.
Bonne réponse : augmenter le pH vers 7
L’acidité diminue lors de la dilution à l’eau.
Q5Une dilution basique fait…
Réponse incorrecte
La basicité diminue.
Bonne réponse : diminuer le pH vers 7
La basicité diminue.
Q6Une mesure plus précise vient généralement…
Réponse incorrecte
Un appareil étalonné permet une mesure plus précise.
Bonne réponse : du pH-mètre bien utilisé
Un appareil étalonné permet une mesure plus précise.
Q7Une solution acide contient davantage de…
Réponse incorrecte
C’est le modèle d’acidité employé en 3AC.
Bonne réponse : H⁺ que HO⁻
C’est le modèle d’acidité employé en 3AC.
Q8Doubler le volume double-t-il le pH ?
Réponse incorrecte
Le pH ne suit pas une proportionnalité avec le volume.
Bonne réponse : Non
Le pH ne suit pas une proportionnalité avec le volume.
Q9La couleur se compare…
Réponse incorrecte
Les indicateurs possèdent leurs propres échelles.
Bonne réponse : au nuancier du papier
Les indicateurs possèdent leurs propres échelles.
Q10Une solution de pH 2 est globalement…
Réponse incorrecte
Toutes les charges des ions se compensent.
Bonne réponse : électriquement neutre
Toutes les charges des ions se compensent.
Q11Une base diluée passe de 12 à…
Réponse incorrecte
La variation attendue est vers le pH neutre.
Bonne réponse : une valeur plus proche de 7
La variation attendue est vers le pH neutre.
Q12Un pH 7 garantit-il l’innocuité ?
Réponse incorrecte
Le pH ne décrit pas toutes les substances ni tous les risques.
Bonne réponse : Non
Le pH ne décrit pas toutes les substances ni tous les risques.
Votre note
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Le chapitre est à revoir en entier
Ne recommencez pas le quiz tout de suite : relisez d'abord tout le cours, en refaisant sur votre cahier chaque exemple guidé au lieu de le lire. Enchaînez avec les exercices « facile », correction masquée, puis revenez ici. C'est en une seule séance de travail que la note change.
À revoir : 12 questions manquées
Le pH possède…
Bonne réponseaucune unité
C’est un nombre sans unité.
pH 5 indique…
Bonne réponseacide
5 est inférieur à 7 à température ambiante.
pH 7 indique…
Bonne réponseneutre à température ambiante
Le classement est lié aux conditions de température.
Une dilution acide fait…
Bonne réponseaugmenter le pH vers 7
L’acidité diminue lors de la dilution à l’eau.
Une dilution basique fait…
Bonne réponsediminuer le pH vers 7
La basicité diminue.
Une mesure plus précise vient généralement…
Bonne réponsedu pH-mètre bien utilisé
Un appareil étalonné permet une mesure plus précise.
Une solution acide contient davantage de…
Bonne réponseH⁺ que HO⁻
C’est le modèle d’acidité employé en 3AC.
Doubler le volume double-t-il le pH ?
Bonne réponseNon
Le pH ne suit pas une proportionnalité avec le volume.
La couleur se compare…
Bonne réponseau nuancier du papier
Les indicateurs possèdent leurs propres échelles.
Une solution de pH 2 est globalement…
Bonne réponseélectriquement neutre
Toutes les charges des ions se compensent.
Une base diluée passe de 12 à…
Bonne réponseune valeur plus proche de 7
La variation attendue est vers le pH neutre.
Un pH 7 garantit-il l’innocuité ?
Bonne réponseNon
Le pH ne décrit pas toutes les substances ni tous les risques.
Exercices corrigés
10 exercices classés du plus simple au plus difficile. Cherchez d'abord seul, puis révélez la correction rédigée étape par étape.
Exercice 1
FacileClasse les solutions A : pH 2 ; B : pH 7 ; C : pH 10.
Correction
A est acide, B neutre et C basique, à température ambiante.
Exercice 2
FacileDeux solutions ont les pH 3 et 5 à la même température. Laquelle est la plus acide ?
Correction
La solution de pH 3 est la plus acide. Un pH plus petit indique une acidité plus grande dans cette comparaison.
Exercice 3
FacileCompare les pH 9 et 12.
Correction
Les deux solutions sont basiques ; celle de pH 12 présente le caractère basique le plus marqué.
Exercice 4
MoyenLe papier donne environ 6 et le pH-mètre 6,4. Est-ce une contradiction ?
Correction
Non. Le papier est moins précis. Les deux résultats classent la solution comme acide.
Exercice 5
MoyenAprès dilution d’une solution de pH 3, lequel est cohérent : 2, 4 ou 9 ?
Correction
4 est cohérent : le pH se rapproche de 7 du côté acide. 2 s’en éloigne ; 9 changerait le caractère.
Exercice 6
MoyenUne base de pH 12 est diluée. Choisis 11 ou 13, puis justifie.
Correction
11 : la basicité diminue et le pH se rapproche de 7. On ne peut cependant pas prédire 11 exactement sans mesure ou autres données.
Exercice 7
MoyenUne solution contient davantage de H⁺ que de HO⁻. Classe-la et explique sa charge globale.
Correction
Elle est acide. Elle reste globalement électriquement neutre grâce aux autres ions présents.
Exercice 8
MoyenUn élève double le volume d’une solution de pH 2 avec de l’eau et annonce pH 4. Peut-on valider ?
Correction
Non. Le pH n’est pas proportionnel au volume. On peut annoncer une augmentation vers 7, mais pas cette valeur exacte.
Exercice 9
DifficilePropose comment comparer le pH avant et après dilution sans contaminer les solutions.
Correction
Mesurer un prélèvement initial avec du matériel propre, préparer la dilution selon les consignes puis mesurer un prélèvement dilué.
Utiliser de nouveaux papiers ou rincer l’électrode selon le protocole. Noter les conditions et comparer les résultats.
Exercice 10
DifficileExplique pourquoi une solution de pH 2 peut être électriquement neutre.
Correction
pH 2 signifie acide : les ions H⁺ sont plus nombreux que HO⁻.
La neutralité électrique tient compte de tous les ions. Les charges négatives des autres ions compensent l’excès de charges positives.