O pH d'une solution indique la teneur (mesure) en ions hydronium (H3O+) présent au milieu. Cette teneur détermine si la solution analysée a un caractère acide, basique ou neutre.
Observation: Il est à noter que la teneur en hydronium (H3O+ ou H+) peuvent être acquis simplement en laboratoire à l'aide de rubans indicateurs de pH - qui, cependant, n'ont pas une grande précision dans la mesure - ou au moyen d'un équipement appelé peagomètre, qui, au contraire, a une grande précision pour mesurer le pH d'un solution.
Podomètre ou potentiomètre pour mesurer le pH d'une solution
Pour effectuer le calculs impliquant le pH d'une solution, on peut utiliser l'équation logarithmique suivante :
pH = - log [H3O+]
ou alors
pH = - log [H+]
IMPORTANT: Dans les calculs impliquant le pH d'une solution, nous utilisons toujours le logarithme en base 10.
Mind Map: Calculer le PH des solutions
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A partir de l'équation logarithmique ci-dessus, on peut encore utiliser la simplification suivante (obtenue en appliquant une fonction logarithmique) de cette équation :
[H3O+] = 10-pH
Observation: L'expression simplifiée ci-dessus ne peut être utilisée que si la valeur du pH est entière; sinon, la fonction logarithmique doit être utilisée.
Il est important de souligner que les calculs impliquant le pH d'une solution sont toujours liés au pOH (potentiel hydroxylionique / OH-), puisque les deux puissances sont basées sur l'auto-ionisation de l'eau (Kw = 10-14, un phénomène dans lequel l'eau produit tant de H+ combien oh-) et la loi de dilution d'Ostwald (plus une solution est diluée, plus la quantité de cations H est importante+ ). Ainsi:
à propos de auto-ionisation de l'eau:
Kw = [H+]. [Oh-], donc pH + pOH = 14
le droit de Dilution d'Ostwald(A travers elle, on peut savoir à quel point un certain matériau s'ionise ou se dissocie dans l'eau) :
Kje = M.α2
Ki = Constante d'ionisation d'une substance en milieu aqueux ;
M = molarité ou concentration molaire de la substance dans le milieu aqueux ;
α2 = degré d'ionisation ou de dissociation du matériau dans le milieu.
La classification d'une solution comme acide, basique ou neutre aura les critères suivants (un 25 OÇ):
-
une la solution sera neutre lorsque la concentration de H+ est égal à la concentration de OH- ou avoir un pH égal à 7.
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[H+] = [OH-]
une la solution sera acide lorsque la concentration de H+ est supérieure à la concentration en OH- ou le pH est compris entre 0 et 7.
[H+] > [OH-]
une la solution sera basique lorsque la concentration de H+ est inférieure à la concentration en OH- ou le pH est compris entre 7 et 14.
[H+] < [OH-]
Voir quelques exemples de calculs impliquant le pH des solutions :
1º)Sachant que la concentration en hydronium dans un café est égale à 1,10-5, quel sera le pH présent dans cette solution ?
comment faire de l'exercice à condition que la concentration en hydronium pour le café, on peut utiliser la formule pH simplifiée:
[H3O+] = 10-pH
1.10-5 = 10-pH
10-5 = 10-pH
-5 = -pH
pH = 5
Le pH étant inférieur à 7, la solution est acide.
2º) (UFU) Quel est le pH d'une solution d'acide acétique à 0,045 mol/L, en supposant que son Kje = 1,.10-5? Données: log 2 = 0,3; log 3 = 0,48.
Données de l'exercice :
M = 0,045 mol/L
Kje = 1,8.10-5
log 2 = 0,3
log 3 = 0,48
Comment l'exercice a fourni le molarité (M) et la constante d'ionisation (Kje),déterminons d'abord le degré d'ionisation de l'acide mentionné, car la concentration en hydronium (H3O+ ou H+) est toujours le résultat de la multiplication entre la molarité et le degré d'ionisation. Bientôt:
Calculons ensuite le quantité d'hydronium multipliant la molarité de l'acide par le degré d'ionisation trouvé :
[H3O+] = M.α
[H3O+] = 0,045.2.10-2
[H3O+] = 0,09.10-4
[H3O+] = 9.10-4 mol/L
Enfin, nous mettons le valeur de la concentration en hydronium dans l'équation du pH logarithmique:
pH = - log [H3O+]
pH = - log 9.10-4
pH = 4 - log 9
pH = 4-log 32
pH = 4 - 2. (journal 3)
pH = 4- (2.0.48)
pH = 4-0.96
pH = 3,04
Le pH étant inférieur à 7, la solution est acide.
3º)(Cefet-PR) A 45 OC, le Kw d'une solution neutre est égal à 4.10-4. Alors, quelle est la valeur du pH de cette solution à cette température? Données du journal 2 = 0,3.
Comment l'exercice vous indique que la solution est neutre, bientôt [H3O+] est égal à [OH-]:
Enfin, nous mettons le valeur de la concentration en hydronium dans l'équation du pH logarithmique:
pH = - log [H+]
pH = - log 2.10-7
pH = 7 - log 2
pH = 7-0,3
pH = 6,7
Comme le pH est proche de 7, la solution est neutre (comme indiqué dans l'énoncé de l'exercice) car la température est de 45 OÇ.
Par moi Diogo Lopes Dias
Souhaitez-vous référencer ce texte dans un travail scolaire ou académique? Voir:
JOURS, Diogo Lopes. « Calculs impliquant le pH des solutions »; École du Brésil. Disponible en: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/calculos-envolvendo-ph-solucoes.htm. Consulté le 28 juin 2021.
Loi d'Ostwald, constante d'ionisation, concentration molaire, degré d'ionisation, électrolyte faible, nombre de mol ionisés, Friedrich Wilhelm Ostwald, monoacides, monobases.
