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Identifier les ions par la mesure du pH

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Objectif

Reconnaitre les différents ions présents dans une solution.

Niveau préconisé : 3e

Points clés
  • Le pH peut être mesuré avec du papier pH, ou avec un stylo pH qui donne la valeur du pH.
  • Les ions hydrogène (H+) et les ions hydroxyde (HO) sont mis en évidence par la mesure du pH :
    • acide pour les ions hydrogène (le pH est alors inférieur à 7).
    • basique pour les ions hydroxyde (le pH est alors supérieur à 7).
  • Si la valeur du pH est égale à 7, la solution est neutre, ce qui signifie qu’il y a autant d’ions Hydrogène que d’ions Hydroxyde.
1. Lien entre pH et les ions présents en solution

Une solution peut être acide, basique ou neutre.

L’acidité, la basicité ou la neutralité d’une solution aqueuse se déterminent grâce à la mesure du pH.

La valeur du pH dépend en effet de la concentration en ion hydroxyde (OH) et de la concentration en ions hydronium (H+).

Le pH est un nombre sans unité entre 0 et 14.

Les solutions sont alors classées en trois catégories :

  • solution acide si le pH est inférieur à 7.
    Un pH acide prouve la présence d'ions hydrogène (H+) ;
  • solution basique si le pH est supérieur à 7.
    Un pH basique prouve la présence d’ions hydroxyde (HO) ;
  • solution neutre si le pH est égal à 7.
    La quantité d’ions hydroxyde est égale à la quantité d’ions hydrogène ;

Voici l’échelle du pH qui permet de situer le caractère acide, basique ou neutre d’une solution en fonction de la valeur du pH.

Échelle de pH et lien avec la présence des ions en solution

Plus le pH est petit en étant inférieur à 7, plus la solution est acide et donc plus il y a d’ions hydrogène.

Plus le pH est grand en étant supérieur à 7, plus la solution est basique et plus il y a d’ions hydroxyde.

Remarque 
  • Dans une solution acide, les ions H+ sont plus nombreux que les ions HO.
  • Dans une solution basique, les ions H+ sont donc moins nombreux que les ions HO.
2. La mesure du pH

La mesure du pH peut être réalisée avec du papier pH, un stylo pH ou des indicateurs colorés (qui changent de couleur en fonction de l’acidité de la solution).

a. La mesure du pH avec du papier pH

Le pH (potentiel Hydrogène) peut être déterminé grâce au papier pH.

Méthode
On dépose une goutte de solution sur le papier et la couleur obtenue donne une valeur du pH.
Exemple 
  1. On dépose une goutte de solution sur le papier pH qui vire au vert.
  2. On compare la couleur du papier imbibé de solution avec le nuancier de la boite.
D’après l’échelle de teintes, on peut dire que le pH de la solution vaut 6 et que le solution est donc acide.
Échelle des teintes du papier pH
b. La mesure du pH avec un pH-mètre ou un stylo-pH

Le pH peut également être déterminé avec un pH-mètre ou avec un stylo pH : on obtient une mesure plus précise qu'avec du papier pH. 

Méthode
On plonge la sonde de l’appareil de mesure dans la solution et on lit directement la valeur du pH.
Exemple 
Un stylo-pH mesure une valeur de 6,96. La solution est donc quasiment neutre.
Mesure du pH avec un stylo-pH
c. La mesure du pH avec un indicateur coloré

Il est également possible d'utiliser un indicateur coloré pour évaluer la valeur du pH d’une solution.
On ajoute pour cela quelques gouttes d'un indicateur coloré dans la solution. La couleur obtenue donne une indication sur le caractère acido-basique de la solution.

Exemple 
Si on utilise le bleu de bromothymol (B.B.T.) comme indicateur coloré alors la solution devient :
  • jaune si 0 < pH < 6 ;
  • verte si 6 < pH < 7,6 ;
  • bleue si 7,6 < pH < 14.

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