Le terme pH est l'abréviation de "pondus Hydrogenium": le poids de l'hydrogène.
Le pH d'une solution donne une indication sur sa teneur en
ion hydrogène, responsable de l'acidité.
Le pH est la valeur du logarithme de la concentration (mole/litre) en
ion H+. C'est un nombre sans dimension.
pH = -log [H+]
A température ambiante:
Le pH de l'eau pure est de 7; l'eau est dite neutre
Si le pH est compris entre 0 et 7, l'eau est dite acide
Si le pH est compris entre 7 et 14, l'eau est dite basique ou alcaline
Quelques valeurs de pH de solutions courantes:
Produit | pH |
---|---|
Soude | 14,0 |
Chaux | 12,5 |
Ammoniaque | 11,0 |
Sang humain | 7,4 |
Lait | 6,6 |
Jus de tomate | 4,5 |
Vin | 4,0 |
Jus de pommes | 3,0 |
Jus de citron | 2,0 |
Acide chlorhydrique | 1,0 |
Le pH est mesuré par:
- un pHmètre utilisant une électrode sensible
- un indicateur coloré en solution ou déposé sur un papier
On appelle neutralisation l'opération qui permet d'amener le pH de
l'eau à la valeur de 7
Une eau acide pourra être neutralisée par une base (soude, chaux ou
autre)
Une eau basique pourra être neutralisée par un acide (acide
chlorhydrique, sulfurique ou autre)
Les indicateurs colorés de pH sont des substances dont la
couleur change avec le pH.
Ils sont utilisés pour détecter le point de neutralisation lors d'un
dosage acide/base par exemple.
Cette méthode est progressivement remplacée par les méthodes
potentiométriques d'analyse.
Indicateur coloré | Forme acide | Forme basique | ||
---|---|---|---|---|
Couleur | pH | pH | Couleur | |
bleu de thymol | rouge | 1,2 | 2,8 | jaune |
hélianthine | rouge | 3,1 | 4,4 | jaune |
bleu bromophénol | jaune | 3 | 4,6 | bleu |
vert bromocrésol | jaune | 3,8 | 5,4 | bleu |
rouge de méthyle | rouge | 4,2 | 6,2 | jaune |
rouge bromophénol | jaune | 5,2 | 6,8 | rouge |
bleu bromothymol | jaune | 6 | 7,6 | bleu |
rouge de crésol | jaune | 7,2 | 8,8 | rouge |
naphtophtaleïne | rose | 7,3 | 8,7 | vert |
bleu de thymol | jaune | 8 | 9,6 | bleu |
phénolphtaleïne | incolore | 8 | 9,9 | rose |
jaune d'alizarine | jaune | 10,1 | 12 | rouge |
La méthode la plus courante et la plus précise pour mesurer le
pH des solutions fait appel aux techniques potentiométriques.
On mesure la différence de potentiel entre une électrode de mesure et
une électrode de référence.
L'électrode de mesure prend un potentiel variable en fonction
du pH de la solution.
Elle peut être du type:
- électrode d'Antimoine
- électrode de verre
L'électrode
verre est la plus courante. Sa partie sensible est un bulbe d'un verre
spécial sensible à la concentration en ion H+. Le bulbe est lui-même
rempli d'une solution de pH connu dans laquelle est plongée une
électrode métallique. La différence de concentration en ion H+ entre la
solution de l'électrode et la solution objet de la mesure provoque une
variation du potentiel mesuré.
L'électrode de référence est insensible à la solution mesurée.
Son potentiel est fixe.
Elle est basée sur un couple oxydo-réducteur dont les concentrations
sont constantes.
Par convention l'électrode de référence mettant en oeuvre de
l'hydrogène gazeux en équilibre avec une solution aqueuse d'acide prend
un potentiel de 0 volt. Cette électrode étant difficile à utiliser,
d'autre types sont préférés.
Elle peut être du type:
- Ag/AgCl (Argent/ Chlorure d'Argent)
- Hg/Hg2Cl2 (Mercure/Calomel)
- HgTl/TlCl (Amalgame de Thalium/Chlorure de Thalium)
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Référence E (V)
--------- -----
H2/H+ 0,0
Ag/AgCl 0,200
Hg/Hg2Cl2 0,244
HgTl/TlCl 0,575
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L'électrode de verre et l'électrode de référence sont parfois
combinées en un seul élément.
Les électrodes de mesure et de référence sont toutes deux plongées dans
la solution à mesurer.
Une électrode plongée dans une solution aqueuse contenant un couple oxydo-réducteur (Redox) prend un potentiel de valeur donnée par l'équation de Nernst.
Température (°C) | 0 | 25 | 50 | 75 | 100 |
---|---|---|---|---|---|
pke = -log[H+] | 14,95 | 13,99 | 13,26 | 12,70 | 12,25 |
pH à neutralité | 7,47 | 7,0 | 6,63 | 6,35 | 6,12 |
Température (°C) |
phtalate pH=4,0 à 25°C |
phosphate pH=7,0 à 25°C |
carbonate pH=10 à 25°C |
---|---|---|---|
0 | 4,00 | 7,12 | 10,32 |
5 | 4,00 | 7,09 | 10,25 |
10 | 4,00 | 7,06 | 10,18 |
15 | 4,00 | 7,04 | 10,14 |
20 | 4,00 | 7,02 | 10,06 |
25 | 4,00 | 7,00 | 10,01 |
30 | 4,01 | 6,99 | 9,97 |
35 | 4,02 | 6,98 | 9,925 |
40 | 4,03 | 6,97 | 9,89 |
50 | 4,05 | 6,96 | 9,83 |
60 | 4,08 | 6,97 | |
80 | 4,16 | 7,00 |
Le potentiel électrique mesuré dépend donc de la température en plus du pH. Plus la température est élevée, plus le pH apparait élevé.
Généralement les appareils de mesure compensent automatiquement cette déviation due à la température pour fournir une valeur corrigée à 25°C.