Comment calculer le pH d'une solution

Dans la vie quotidienne, le pH est une échelle de mesure souvent utilisée pour décrire la neutralité ou l'absence de neutralité dans les éléments d'usage courant. En sciences, le pH est la mesure d'ions dans une solution. Si vous prenez ou suivez un cours de sciences ou de chimie, vous devrez savoir comment calculer le pH basé sur la concentration en ions des solutions. Le calcul du pH se fait à partir de l'équation suivante : pH = -log[H3O⁺].

Méthode 1

Méthode 1 sur 3:
Comprendre ce que c'est que le pH

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Sachez ce que c'est que le pH. Le pH est la concentration en ions d'hydrogène présents dans une solution. Une solution avec une grande concentration d'ions d'hydrogène est considérée comme acide et une solution avec une faible quantité d'ions d'hydrogène est considérée comme basique ou alcaline ^{[1]
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Source de recherche}. Le symbole des ions d'hydrogène, aussi connus sous le nom d'hydronium, est H+ ou H30+.
- Déterminez l'échelle de pH. L'échelle de pH va de 0 à 14. Moins il est élevé, plus la solution est acide. Plus il est élevé, plus la solution est basique ^{[2]
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  Source de recherche}. Par exemple, le jus de citron a un pH de 2, car il est très acide, contrairement à l'ammoniaque qui a un pH de 12,5, car étant très basique ^{[3]
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  Source de recherche}. Les solutions avec un pH situé au milieu de l'échelle sont souvent neutres, telles que l'eau qui a un pH de 7.
- Comme l'échelle de pH est logarithmique, une différence d'une unité entraine en réalité un décuplement (multiplication par 10). Par exemple, l'acidité d'un échantillon au pH de 5 est 10 fois supérieure à celle d'un échantillon au pH de 6. Un écart de deux unités de 6 à 4 indique une acidité 100 fois supérieure et ainsi de suite ^{[4]
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  Source de recherche}.
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Déterminez le pH à partir d'une équation. L'échelle de pH est calculée par un cologarithme. Le cologarithme d'un nombre est défini comme le logarithme de l'inverse de ce nombre ^{[5]
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Source de recherche}. L'équation du pH ressemble à ceci : pH = -log[H3O⁺].
- Parfois, l'équation peut être écrite de cette manière pH = -log[H⁺]. Sachez qu'il s'agit de la même chose.
- Il n'est pas nécessaire de comprendre le cologarithme pour calculer le pH. La plupart des calculatrices utilisées au collège et au lycée possèdent la fonction de logarithme (log).
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Comprenez ce que c'est que la concentration. La concentration est le nombre de particules d'un composé chimique dans une solution ^{[6]
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Source de recherche}. On distingue notamment la concentration molaire qui est le rapport d'une quantité de matière par rapport à un volume, exprimée en mol/L ^{[7]
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Source de recherche}. Si vous utilisez une solution dans un laboratoire, la concentration serait écrite sur la bouteille de la solution. Dans un exercice de chimie, la concentration est généralement donnée.

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Méthode 2

Méthode 2 sur 3:
Utiliser la concentration pour calculer le pH

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Souvenez-vous de l'équation du pH. L'équation du pH est la suivante : pH = -log[H3O⁺] ^{[8]
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Source de recherche}. Cherchez à connaitre ce que chaque terme de l'équation représente. Recherchez le terme utilisé pour la concentration.
- En chimie, les crochets [ ] indiquent généralement une « concentration de ». L'équation d'un pH se lira donc « le pH est égal au logarithme négatif de concentration d'ions d'hydronium.
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Identifiez la concentration actuelle. Lisez le problème de chimie et identifiez la concentration d'acide ou de base. Écrivez l'équation sur une feuille, en remplaçant les valeurs que vous connaissez dans l'équation ^{[9]
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Source de recherche}. Incluez toujours les unités pour éviter la confusion.
- Par exemple, si la concentration est 1,05 x 10^5 M, écrivez la formule du pH comme ceci : pH = -log[1,05 x 10^5 M]
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Résolvez l'équation. En résolvant l'équation du pH, vous devez utiliser une calculatrice scientifique. Tout d'abord, appuyez sur le bouton du signe moins (-). Ensuite, appuyez sur la touche log. Sur l'écran, vous verrez affiché -log ^{[10]
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Source de recherche}. Maintenant, ouvrez une parenthèse et entrez la concentration. N'oubliez pas d'ajouter les exposants si nécessaire ^{[11]
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Source de recherche}. Fermez la parenthèse ^{[12]
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Source de recherche}. À cette étape, vous verrez affiché -log(1,05x10^5). Appuyez sur la touche =. Votre pH serait égal à 5.

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Méthode 3

Méthode 3 sur 3:
Utiliser le pH pour calculer une concentration

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Identifiez les inconnus que vous connaissez. Tout d'abord, notez l'équation du pH. Ensuite, identifiez les valeurs que vous avez en les écrivant directement en dessous de l'équation. Par exemple, si vous savez que le pH est 10,1, écrivez-le sur la feuille en dessous de l'équation du pH.
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Réajustez l'équation. Réajuster l'équation nécessite que vous ayez des notions d'algèbre. Pour calculer la concentration à partir du pH, vous devez savoir que la valeur de la concentration doit être d'un côté du signe égal. Commencez en déplaçant le pH d'un côté et la concentration de l'autre côté du signe égal. Le signe négatif avant le log doit être déplacé aussi ensemble avec l'ion d'hydronium (la concentration), ce qui donnera une addition d'hydronium sur le côté opposé. Puis soustrayez le pH du côté gauche et ajoutez-le comme un exposant à droite.
- Par exemple, pH = -log[H3O⁺] deviendra +[H3O⁺] = log^-pH. Notez que la valeur du pH est devenue l'inverse du logarithme. Vous pouvez alors remplacer pH par 10,1 dans l'équation.
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Résolvez l'équation. Si vous travaillez avec l'inverse de log, le processus est unique. Souvenez-vous que le logarithme est un type de multiplication par 10. Pour entrer l'équation, entrez 10. Ensuite, appuyez sur la touche EXP, puis sur le signe moins (-) suivi de la valeur, puis appuyez sur =.
- Par exemple, nous avons un pH de 10,1. Entrez 10 suivis de EXP, puis - pour rendre la valeur négative. Enfin, entrez 10,1. Appuyez sur =. Vous obtiendrez la réponse 1e-100. Cela veut dire que la concentration est 1,00 x 10^-100 M.
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Pensez à votre réponse. La réponse a-t-elle un sens ? Si vous avez un pH de 10,1, vous savez déjà que la concentration serait faible, car 10,1 correspond à une solution basique ^{[13]
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Source de recherche}. Dès lors, il serait justifié d'obtenir une valeur faible.

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Conseils

Si le calcul du pH vous parait difficile, il existe plusieurs sources disponibles. Utilisez votre manuel et approchez votre professeur pour plus d'explications.