Échelle de pH expliquée : acides, bases et indicateurs

Une échelle pour H⁺

Certains liquides ont un goût acide, d’autres sont glissants au toucher. Les chimistes mesurent l’acidité d’un liquide avec le pH. Dans l’eau, quelques molécules se scindent en ions H⁺ et OH⁻, et pH = −log₁₀[H⁺], où [H⁺] est la concentration en ions hydrogène en moles par litre. Dans l’eau pure à 25 °C, elle vaut 10⁻⁷, donc pH = 7, ce qui est neutre. Chaque cran vers le bas de l’échelle signifie dix fois plus de H⁺, si bien que pH 3 en contient 100 fois plus que pH 5. L’image montre une échelle de 0 à 14 avec un bécher dont la couleur avance le long de celle-ci. Faites glisser le curseur et regardez les ions apparaître.

Acides

Un acide libère des ions H⁺ dans l’eau. Le jus de citron a un pH d’environ 2 à cause de l’acide citrique, le vinaigre de 2,5 à 3 à cause de l’acide acétique, et le suc gastrique, qui est de l’acide chlorhydrique, entre 1,5 et 3,5. Cet acide fort tue bien des microbes et aide à digérer, tandis qu’une couche de mucus protège la paroi de l’estomac. Les acides des aliments sont faibles et sans danger à manger. Les acides forts des laboratoires et de certains produits d’entretien peuvent brûler la peau, alors ne goûtez et ne sentez jamais des liquides inconnus et suivez toujours l’étiquette. Sur l’image, une tranche de citron tombe dans le bécher et le repère de pH glisse vers la gauche.

Bases

Une base capte des ions H⁺ ou libère des ions OH⁻. L’eau de mer est légèrement basique, autour de 8,1. Une solution de bicarbonate donne environ 8,3, et le savon de 9 à 10 ; son toucher glissant est typique des bases. Les déboucheurs et les nettoyants pour four peuvent approcher 13 ou 14 et brûler la peau, ce qui explique que les étiquettes demandent des gants. Une base qui se dissout dans l’eau s’appelle aussi un alcali. Choisissez des liquides dans le bac à sable sous l’image, comme le jus de citron, le vinaigre, le café, l’eau pure, l’eau de mer, la solution de bicarbonate et le savon, et lisez leur pH.

Acide plus base

Associez un acide à une base et ils s’annulent mutuellement. C’est la neutralisation : acide plus base donne un sel plus de l’eau. Avec l’acide chlorhydrique et l’hydroxyde de sodium, HCl + NaOH → NaCl + H₂O. Le cœur du phénomène est H⁺ + OH⁻ → H₂O ; les ions Na⁺ et Cl⁻ ne sont que des spectateurs et restent dissous comme du sel ordinaire. Exemple résolu : 25 mL de HCl à 0,10 mol/L contiennent 0,025 L × 0,10 mol/L = 0,0025 mol de H⁺. Il faut exactement 0,0025 mol de OH⁻, soit 25 mL de NaOH à 0,10 mol/L. Les comprimés antiacides emploient une base douce de cette façon contre les brûlures d’estomac.

Une couleur qui lit le pH

Certains pigments de plantes changent de couleur avec le pH. Le jus de chou rouge contient des anthocyanes, qui virent au rouge rosé dans les acides, au violet près de la neutralité, puis au bleu, au vert et enfin au jaune quand le liquide devient plus basique. Cela en fait un indicateur naturel et une expérience de cuisine sans danger avec du jus de citron et du bicarbonate. Choisissez un liquide dans le bac à sable et regardez son pH et la couleur de son indicateur. Un rappel tranquille : certains produits d’entretien, l’eau de Javel surtout, ne doivent jamais être mélangés à d’autres nettoyants, car ils peuvent dégager un gaz toxique. Utilisez-en un à la fois, avec de l’air frais.

Acides, bases et pH