--- title: "Acides, bases et pH" book: "La chimie à l’école — Années 1 à 12" subject: chemistry language: fr chapter: 18 exercises: 12 source: https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/18-acides-bases-et-ph license: CC-BY-NC-SA-4.0 credit: "One Chemistry Book, One Course (one-course.com)" --- # Chapitre 18 — Acides, bases et pH Sur une étagère de cuisine se trouvent un citron, une bouteille de vinaigre, un savon et une boîte de bicarbonate de soude ; sous l’évier, un flacon de déboucheur avec une étiquette d’avertissement noir et rouge. Certains ont un goût acide, d’autres sont glissants au toucher, d’autres peuvent brûler la peau. Une seule échelle, graduée de 0 à 14, les classe tous — et la même échelle sert pour les piscines, la terre du jardin, le sang et les océans. **Rappel.** Les [ions](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/17-les-ions-et-les-solutions-ioniques#def-g9-ions-ion) sont des [atomes](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/11-atomes-et-molecules#def-g7-atoms-and-molecules-atom) ou des groupes d’[atomes](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/11-atomes-et-molecules#def-g7-atoms-and-molecules-atom) porteurs d’une charge ; un [cation](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/17-les-ions-et-les-solutions-ioniques#def-g9-ions-ion) comme $\ce{Na+}$ est positif, un [anion](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/17-les-ions-et-les-solutions-ioniques#def-g9-ions-ion) comme $\ce{Cl-}$ ou $\ce{OH-}$ négatif. Les solutions ioniques contiennent des [ions](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/17-les-ions-et-les-solutions-ioniques#def-g9-ions-ion) notés (aq), qui se déplacent librement ([Chapitre 17](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/17-les-ions-et-les-solutions-ioniques#ch-g9-ions)). ![Citron, vinaigre, savon et bicarbonate de soude : des acides et des bases dans la cuisine.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-1/g9-acids-bases-ph/img-e824346caec9.jpg) *Citron, vinaigre, savon et bicarbonate de soude : des acides et des bases dans la cuisine.* ## 18.1 Solutions acides, basiques et neutres **Définition 18.1 (Solutions acides, basiques et neutres).** Toute [solution aqueuse](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/9-solutions-et-solubilite#def-g6-solutions-and-solubility-solute) contient des [ions](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/17-les-ions-et-les-solutions-ioniques#def-g9-ions-ion) hydrogène $\ce{H+(aq)}$ et des [ions](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/17-les-ions-et-les-solutions-ioniques#def-g9-ions-ion) hydroxyde $\ce{OH-(aq)}$. Une solution est une *solution acide* quand elle contient plus d’[ions](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/17-les-ions-et-les-solutions-ioniques#def-g9-ions-ion) $\ce{H+}$ que d’[ions](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/17-les-ions-et-les-solutions-ioniques#def-g9-ions-ion) $\ce{OH-}$, une *solution basique* quand elle contient plus d’[ions](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/17-les-ions-et-les-solutions-ioniques#def-g9-ions-ion) $\ce{OH-}$ que d’[ions](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/17-les-ions-et-les-solutions-ioniques#def-g9-ions-ion) $\ce{H+}$, et une *solution neutre* quand elle en contient autant des uns que des autres. **Exemple 18.2 (Trois solutions).** L’acide chlorhydrique est une [solution acide](#def-g9-acids-bases-ph-acidic) : elle contient des [ions](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/17-les-ions-et-les-solutions-ioniques#def-g9-ions-ion) $\ce{H+(aq)}$ et $\ce{Cl-(aq)}$, avec très peu d’[ions](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/17-les-ions-et-les-solutions-ioniques#def-g9-ions-ion) $\ce{OH-}$. Une solution d’hydroxyde de sodium est basique : $\ce{Na+(aq)}$ et $\ce{OH-(aq)}$, avec très peu d’[ions](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/17-les-ions-et-les-solutions-ioniques#def-g9-ions-ion) $\ce{H+}$. L’eau pure et l’eau salée sont neutres. ## 18.2 L’échelle de pH **Définition 18.3 (pH).** Le *pH* d’une [solution aqueuse](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/9-solutions-et-solubilite#def-g6-solutions-and-solubility-solute) est un nombre, en général compris entre 0 et 14, qui indique à quel point elle est acide ou basique : à $25\,{}^{\circ}\mathrm{C}$, une [solution neutre](#def-g9-acids-bases-ph-acidic) a un pH égal à 7, une [solution acide](#def-g9-acids-bases-ph-acidic) un pH inférieur à 7, une [solution basique](#def-g9-acids-bases-ph-acidic) un pH supérieur à 7. Plus une solution contient d’[ions](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/17-les-ions-et-les-solutions-ioniques#def-g9-ions-ion) $\ce{H+}$, plus son pH est bas. ![L’échelle de pH, avec le pH de quelques solutions courantes.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-1/g9-acids-bases-ph/fig-edda70cfc63f.svg) *L’échelle de [pH](#def-g9-acids-bases-ph-ph), avec le [pH](#def-g9-acids-bases-ph-ph) de quelques solutions courantes.* **Définition 18.4 (Papier pH et pH-mètre).** Le *papier pH* est une bande de papier imprégnée d’un [mélange](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/8-corps-purs-et-melanges#def-g6-pure-substances-and-mixtures-mixture) de colorants qui prend une couleur différente à chaque [pH](#def-g9-acids-bases-ph-ph) ; on y dépose une goutte de la solution et on compare la couleur obtenue à une échelle imprimée sur la boîte. Un *pH-mètre* mesure le [pH](#def-g9-acids-bases-ph-ph) à l’aide d’une sonde en verre plongée dans la solution et l’affiche sous forme d’un nombre, à une ou deux décimales. **Méthode 18.5 (Mesurer un pH avec du papier pH).** 1. Poser une petite bande de [papier pH](#def-g9-acids-bases-ph-ph-paper) dans une coupelle propre et sèche. 2. Avec un agitateur en verre propre, déposer une goutte de la solution sur la bande (ne jamais tremper la bande dans le flacon). 3. Comparer aussitôt la couleur à l’échelle et lire le [pH](#def-g9-acids-bases-ph-ph) , en général à l’unité près. ![Mesure d’un pH avec un pH-mètre : la sonde en verre plonge dans la solution, que l’on agite doucement.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-1/g9-acids-bases-ph/fig-7298210cd181.svg) *Mesure d’un [pH](#def-g9-acids-bases-ph-ph) avec un [pH-mètre](#def-g9-acids-bases-ph-ph-paper) : la sonde en verre plonge dans la solution, que l’on agite doucement.* ## 18.3 Diluer un acide **Proposition 18.6 (Diluer rapproche le pH de 7).** Ajouter de l’eau à une [solution acide](#def-g9-acids-bases-ph-acidic) répartit ses [ions](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/17-les-ions-et-les-solutions-ioniques#def-g9-ions-ion) $\ce{H+}$ dans un volume plus grand : le [pH](#def-g9-acids-bases-ph-ph) augmente, vers 7, mais sans jamais le dépasser. Pour un acide comme l’acide chlorhydrique, diluer dix fois augmente le [pH](#def-g9-acids-bases-ph-ph) d’environ une unité : un volume d’acide à [pH](#def-g9-acids-bases-ph-ph) 2 plus neuf volumes d’eau donnent une solution à [pH](#def-g9-acids-bases-ph-ph) 3. Diluer une [solution basique](#def-g9-acids-bases-ph-acidic) fait de même baisser son [pH](#def-g9-acids-bases-ph-ph) vers 7. ![On dilue un acide dix fois, puis encore dix fois : le pH passe de 2 à 3, puis à 4 (chaque bécher contient un dixième de la solution précédente, complété avec de l’eau).](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-1/g9-acids-bases-ph/fig-c1d963aade54.svg) *On dilue un acide dix fois, puis encore dix fois : le [pH](#def-g9-acids-bases-ph-ph) passe de 2 à 3, puis à 4 (chaque bécher contient un dixième de la solution précédente, complété avec de l’eau).* **Au laboratoire — Diluer un acide.** Pour diluer un acide, l’enseignant verse toujours l’acide lentement dans l’eau, jamais l’eau dans l’acide : le [mélange](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/8-corps-purs-et-melanges#def-g6-pure-substances-and-mixtures-mixture) dégage de la chaleur, et de l’eau versée sur un acide concentré peut bouillir aussitôt et projeter de l’acide hors du récipient. ## 18.4 Acides et bases de tous les jours **Proposition 18.7 (Les acides et les bases autour de nous).** Acides : le jus de citron et de citron vert, le vinaigre, le vin, les boissons gazeuses, le café, le suc gastrique de l’estomac. Basiques : l’eau de mer (légèrement), le bicarbonate de soude dissous dans l’eau, le savon, le lait de magnésie (un remède contre l’acidité de l’estomac), l’ammoniaque ménagère, l’eau de Javel, le déboucheur (très fortement). **Exemple 18.8 (Le pH de l’océan).** Le [pH](#def-g9-acids-bases-ph-ph) moyen de l’océan vaut environ 8.1 : il est légèrement basique. Depuis le début de l’ère industrielle, le dioxyde de carbone qui s’y dissout à partir de l’[air](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/4-lair-un-melange-de-gaz#def-g4-air-a-mixture-of-gases-air) a fait baisser le [pH](#def-g9-acids-bases-ph-ph) des eaux de surface d’environ 0.1 : les océans deviennent lentement moins basiques, ce qui nuit aux coquillages et aux coraux. ![Le jus de chou rouge, préparé par un enseignant, change de couleur avec le pH : rouge dans les acides, violet près de la neutralité, puis bleu, vert et jaune dans des solutions de plus en plus basiques.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-1/g9-acids-bases-ph/img-722c4154b46b.jpg) *Le jus de chou rouge, préparé par un enseignant, change de couleur avec le [pH](#def-g9-acids-bases-ph-ph) : rouge dans les acides, violet près de la neutralité, puis bleu, vert et jaune dans des solutions de plus en plus basiques.* ## 18.5 La sécurité avec les produits corrosifs **Sécurité.** ![](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-1/g9-acids-bases-ph/fig-20f476ac910d.svg) ![](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-1/g9-acids-bases-ph/fig-def5b4083f5d.svg) L’acide chlorhydrique concentré et l’hydroxyde de sodium (la base des déboucheurs) portent le pictogramme de corrosion GHS05 : ils provoquent de graves brûlures de la peau et des yeux et attaquent les métaux. GHS07 : irritant. Lunettes et gants ; une éclaboussure se rince aussitôt à grande eau. **Remarque 18.9 (Ne jamais mélanger les produits ménagers).** Les produits acides et basiques réagissent entre eux, parfois violemment, et certains [mélanges](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/8-corps-purs-et-melanges#def-g6-pure-substances-and-mixtures-mixture) libèrent des gaz toxiques : l’eau de Javel mélangée à un détartrant acide dégage du dichlore. On ne [mélange](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/8-corps-purs-et-melanges#def-g6-pure-substances-and-mixtures-mixture) jamais les produits ménagers. ## 18.6 Exercices **Exercice 18.1 ★.** Acide, basique ou neutre ? Une solution de [pH](#def-g9-acids-bases-ph-ph) 3, une de [pH](#def-g9-acids-bases-ph-ph) 7, une de [pH](#def-g9-acids-bases-ph-ph) 11. **Solution de Exercice 18.1.** [pH](#def-g9-acids-bases-ph-ph) 3 : acide. [pH](#def-g9-acids-bases-ph-ph) 7 : neutre. [pH](#def-g9-acids-bases-ph-ph) 11 : basique. **Exercice 18.2 ★.** Quels [ions](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/17-les-ions-et-les-solutions-ioniques#def-g9-ions-ion) sont les plus nombreux dans une [solution acide](#def-g9-acids-bases-ph-acidic) ? Dans une [solution basique](#def-g9-acids-bases-ph-acidic) ? **Solution de Exercice 18.2.** [Solution acide](#def-g9-acids-bases-ph-acidic) : les [ions](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/17-les-ions-et-les-solutions-ioniques#def-g9-ions-ion) $\ce{H+}$. [Solution basique](#def-g9-acids-bases-ph-acidic) : les [ions](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/17-les-ions-et-les-solutions-ioniques#def-g9-ions-ion) $\ce{OH-}$. **Exercice 18.3 ★.** À l’aide de l’échelle de [pH](#def-g9-acids-bases-ph-ph) de ce chapitre, range de la plus acide à la plus basique : le café, l’eau de mer, le jus de citron vert, l’ammoniaque ménagère, l’eau pure. **Solution de Exercice 18.3.** Le jus de citron vert (2), le café (5), l’eau pure (7), l’eau de mer (8.1), l’ammoniaque ménagère (12). **Exercice 18.4 ★.** Décris comment mesurer le [pH](#def-g9-acids-bases-ph-ph) d’une solution avec du [papier pH](#def-g9-acids-bases-ph-ph-paper). **Solution de Exercice 18.4.** On dépose sur une bande posée dans une coupelle propre et sèche une goutte de la solution prélevée avec un agitateur en verre propre ; on compare aussitôt la couleur à l’échelle. **Exercice 18.5 ★★.** On dilue dix fois avec de l’eau une solution de [pH](#def-g9-acids-bases-ph-ph) 4. Quel est, environ, son nouveau [pH](#def-g9-acids-bases-ph-ph) ? Et si on la dilue cent fois ? **Solution de Exercice 18.5.** Environ 5 après une dilution au dixième ; environ 6 après une dilution au centième. **Exercice 18.6 ★★.** Une [solution acide](#def-g9-acids-bases-ph-acidic) peut-elle devenir basique si on lui ajoute de l’eau ? Explique. **Solution de Exercice 18.6.** Non. Diluer rapproche le [pH](#def-g9-acids-bases-ph-ph) de 7, mais ne le fait jamais dépasser : l’eau elle-même est neutre, et en ajouter ne peut pas rendre les [ions](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/17-les-ions-et-les-solutions-ioniques#def-g9-ions-ion) $\ce{OH-}$ plus nombreux que les [ions](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/17-les-ions-et-les-solutions-ioniques#def-g9-ions-ion) $\ce{H+}$. **Exercice 18.7 ★★.** Pourquoi faut-il verser l’acide dans l’eau, et non l’inverse ? **Solution de Exercice 18.7.** Le [mélange](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/8-corps-purs-et-melanges#def-g6-pure-substances-and-mixtures-mixture) dégage de la chaleur. De l’eau versée sur un acide concentré pourrait bouillir aussitôt et projeter de l’acide ; de l’acide versé lentement dans l’eau se répartit aussitôt dans un grand volume. **Exercice 18.8 ★★.** Un flacon porte le pictogramme GHS05. Que signifie-t-il ? Donne deux précautions. **Solution de Exercice 18.8.** Corrosif : brûle la peau et les yeux, attaque les métaux. Porter des lunettes et des gants ; rincer toute éclaboussure à grande eau. **Exercice 18.9 ★★.** Combien de dilutions au dixième faut-il pour faire passer un acide de [pH](#def-g9-acids-bases-ph-ph) 1 à [pH](#def-g9-acids-bases-ph-ph) 4 ? Quelle est la dilution totale ? **Solution de Exercice 18.9.** Trois dilutions (de 1 à 2, de 2 à 3, de 3 à 4) : $10 \times 10 \times 10 = 1000$ fois. **Exercice 18.10 ★★.** On prend du lait de magnésie contre l’acidité de l’estomac. Explique pourquoi à l’aide de l’échelle de [pH](#def-g9-acids-bases-ph-ph). **Solution de Exercice 18.10.** Le lait de magnésie est basique ([pH](#def-g9-acids-bases-ph-ph) d’environ 10.5) : il réagit avec une partie de l’excès d’acide de l’estomac. **Exercice 18.11 ★★★.** Le [pH](#def-g9-acids-bases-ph-ph) de l’océan a baissé d’environ 0.1 depuis l’ère industrielle. L’océan est-il acide aujourd’hui ? Dans quel sens évolue-t-il, et pourquoi ? **Solution de Exercice 18.11.** Non : avec un [pH](#def-g9-acids-bases-ph-ph) de 8.1, il est encore légèrement basique. Il évolue vers un [pH](#def-g9-acids-bases-ph-ph) plus bas, moins basique, parce que du dioxyde de carbone de l’[air](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/4-lair-un-melange-de-gaz#def-g4-air-a-mixture-of-gases-air) s’y dissout. **Exercice 18.12 ★★★.** Un élève mesure le [pH](#def-g9-acids-bases-ph-ph) d’un même vinaigre avec du [papier pH](#def-g9-acids-bases-ph-ph-paper) (3) et avec un [pH-mètre](#def-g9-acids-bases-ph-ph-paper) (2.6). Explique pourquoi les deux résultats diffèrent et lequel est le plus précis. **Solution de Exercice 18.12.** Le [papier pH](#def-g9-acids-bases-ph-ph-paper) se lit à l’œil sur une échelle de couleurs, à environ une unité près ; le [pH-mètre](#def-g9-acids-bases-ph-ph-paper) donne un nombre à une ou deux décimales. Le [pH-mètre](#def-g9-acids-bases-ph-ph-paper) est plus précis ; les deux résultats concordent dans la limite de précision du papier. ## 18.7 Problème : la fuite d’acide **Problème 18.1.** Problème du week-end — un litre d’acide renversé dans un évier de laboratoire, et pourquoi le diluer n’est pas la solution Un flacon contenant $1\,\mathrm{L}$ d’acide chlorhydrique dilué, de [pH](#def-g9-acids-bases-ph-ph) 2, se brise dans un évier de laboratoire. L’évacuation ne doit recevoir aucune solution de [pH](#def-g9-acids-bases-ph-ph) inférieur à 5. On prendra la règle de ce chapitre : pour cet acide, chaque dilution au dixième augmente le [pH](#def-g9-acids-bases-ph-ph) d’une unité. **Partie I — L’acide.** 1. La solution est-elle acide, neutre ou basique ? Quels [ions](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/17-les-ions-et-les-solutions-ioniques#def-g9-ions-ion) contient-elle en plus grand nombre ? 2. Quel pictogramme le flacon doit-il porter, et pourquoi ? 3. L’enseignant mesure le [pH](#def-g9-acids-bases-ph-ph) avec un [pH-mètre](#def-g9-acids-bases-ph-ph-paper) plutôt qu’avec du [papier pH](#def-g9-acids-bases-ph-ph-paper) . Donne un avantage. 4. Combien de fois plus d’ [ions](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/17-les-ions-et-les-solutions-ioniques#def-g9-ions-ion) $\ce{H+}$ y a-t-il dans un litre à [pH](#def-g9-acids-bases-ph-ph) 2 que dans un litre à [pH](#def-g9-acids-bases-ph-ph) 3 du même acide ? **Partie II — Diluer.** 5. Quel volume de solution obtient-on en diluant dix fois le litre d’acide ? Quel est son [pH](#def-g9-acids-bases-ph-ph) ? 6. Combien de dilutions au dixième faut-il pour atteindre [pH](#def-g9-acids-bases-ph-ph) 5 ? 7. Quel volume total de solution cela ferait-il ? 8. Une quantité d’eau, quelle qu’elle soit, pourrait-elle rendre la [solution basique](#def-g9-acids-bases-ph-acidic) ? Explique. **Partie III — Une meilleure méthode.** L’enseignant ajoute plutôt, peu à peu, une solution d’une base jusqu’à ce que le [papier pH](#def-g9-acids-bases-ph-ph-paper) indique 7 : les [ions](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/17-les-ions-et-les-solutions-ioniques#def-g9-ions-ion) $\ce{H+}$ de l’acide réagissent avec les [ions](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/17-les-ions-et-les-solutions-ioniques#def-g9-ions-ion) $\ce{OH-}$ de la base. 9. Écris l’équation de la réaction entre les [ions](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/17-les-ions-et-les-solutions-ioniques#def-g9-ions-ion) $\ce{H+}$ et $\ce{OH-}$ . 10. Pourquoi est-ce mieux que de diluer ? 11. Nomme un produit basique de tous les jours qui pourrait servir dans une cuisine à nettoyer une petite flaque de vinaigre. 12. Calcule le volume d’eau qu’il faudrait ajouter au litre d’acide pour l’amener à [pH](#def-g9-acids-bases-ph-ph) 5. **Solution de Problème 18.1.** **1.** Acide : elle contient surtout des [ions](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/17-les-ions-et-les-solutions-ioniques#def-g9-ions-ion) $\ce{H+(aq)}$ et $\ce{Cl-(aq)}$. **2.** GHS05, corrosif : un acide attaque la peau, les yeux et les métaux. **3.** Il donne un nombre précis au lieu d’une couleur à comparer à l’œil. **4.** Dix fois plus : une unité de [pH](#def-g9-acids-bases-ph-ph) correspond à une dilution au dixième. **5.** $10\,\mathrm{L}$, de [pH](#def-g9-acids-bases-ph-ph) 3. **6.** Trois : de [pH](#def-g9-acids-bases-ph-ph) 2 à 3, de 3 à 4, de 4 à 5. **7.** $1 \times 10 \times 10 \times 10 = 1000\,\mathrm{L}$. **8.** Non : diluer ne fait que rapprocher le [pH](#def-g9-acids-bases-ph-ph) de 7. **9.** $\ce{H+ + OH- -> H2O}$. **10.** L’acide est détruit, transformé en eau, au lieu d’être réparti dans un énorme volume ; il suffit d’un peu de base, et non de mille litres d’eau. **11.** Du bicarbonate de soude dissous dans l’eau (ou de l’eau savonneuse). **12.** $1000 - 1 = 999\,\mathrm{L}$ d’eau.