M. VERHILLE — Physique-Chimie · 3ème
⚠️ Certaines solutions acides ou basiques sont corrosives ; le danger dépend du produit et de sa concentration. En TP, appliquer le protocole du professeur, lire l’étiquette et porter les protections demandées (blouse, lunettes et gants adaptés si nécessaires). Ne pas mélanger de produits ménagers.
Objectifs et competences
Ce pictogramme s’applique aux produits qui le portent ; toute solution acide ou basique n’est pas automatiquement classée corrosive.
Objectifs du chapitre, en lien avec le programme de cycle 4 (BO n° 31 du 30 juillet 2020) :
- Identifier le caractere acide ou basique d'une solution
- Mesurer le pH d'une solution
Competences du socle :
- D1.3 : Utiliser l'echelle de pH, interpreter une mesure
- D4 : Mesurer le pH (pH-metre, papier pH, indicateurs)
- D5 : Comprendre l'acidification des oceans (enjeu environnemental)
A la fin de ce chapitre, l'eleve sait :
1. Les acides
Dans le modèle aqueux utilisé ici, une solution acide contient davantage d’ions hydrogène, notés H⁺, que d’ions hydroxyde HO⁻. Les acides étudiés peuvent céder des ions H⁺ à l’eau ; H⁺(aq) est une notation simplifiée pour les ions hydratés.
Exemple : acide chlorhydrique
2. Les bases
Dans le modèle aqueux utilisé ici, une solution basique contient davantage d’ions hydroxyde HO⁻ que d’ions H⁺. Dissoudre de la soude apporte des ions HO⁻ ; d’autres bases peuvent réagir avec l’eau pour en former.
Exemple : soude caustique (hydroxyde de sodium)
3. Le pH
Le pH indique l’acidité d’une solution aqueuse. L’échelle usuelle au collège va de 0 à 14, mais ce ne sont pas des limites absolues. Le pH dépend de la concentration des espèces, pas de la quantité totale dans le volume prélevé. Le classement suivant s’applique à 25 °C.
| pH | Type de solution | Ions dominants |
|---|---|---|
| pH < 7 | Acide | [H⁺] > [HO⁻] |
| 7 | Neutre | [H⁺] = [HO⁻] |
| pH > 7 | Basique | [HO⁻] > [H⁺] |
Plus le pH est petit → plus la solution est acide (forte concentration en H⁺). Plus le pH est grand → plus la solution est basique (forte concentration en HO⁻).
4. Exemples de pH (vie courante)
| pH approximatif | Échantillon |
|---|---|
| 1–2 | Suc gastrique |
| 2–3 | Jus de citron ou vinaigre : dépend de l’échantillon |
| 5 | Café |
| 6–7 | Lait |
| 7 à 25 °C | Eau pure |
| 7,35–7,45 | Sang artériel humain normal |
| Environ 8,1 | Eau de mer de surface |
| Environ 8,3 | Solution aqueuse de bicarbonate |
| Supérieur à 7 | Certaines solutions savonneuses ; valeur dépendant du produit et de la dilution |
Ces exemples sont indicatifs. Pour une solution ménagère (Javel, ammoniaque, déboucheur), utiliser une valeur mesurée ou la fiche du produit plutôt que déduire le pH de son nom.
Sources : pH sanguin — NCBI ; pH océanique — NOAA.
TP Mesure du pH
| Méthode | Précision |
|---|---|
| pH-mètre | précise (à 0,1 près) |
| Papier pH | approximative |
| Indicateur coloré | jus de chou rouge, BBT |
Classement TP : mesurer le pH de chaque échantillon fourni et classer les valeurs du plus petit au plus grand. Noter le nom, la dilution et la température. Le nom du produit seul ne permet pas toujours un classement ; ne pas comparer des solutions de concentration inconnue sans mesure.
Lien avec les ions
- CO₂ dissous dans l'eau → H₂CO₃ (acide carbonique) → libère H⁺ → acidification des océans
- Plus de CO₂ dans l'atmosphère → pH des océans ↓ → dissolution des coraux (CaCO₃)
Contexte réunionnais : l’acidification de l’océan constitue un enjeu pour les récifs coralliens de La Réunion. À l’échelle mondiale, le pH moyen des eaux de surface a diminué d’environ 8,2 à 8,1 depuis le début de l’ère industrielle. Ces valeurs mondiales ne sont pas une série de mesures des lagons réunionnais. Une diminution du pH rend la formation et la conservation des structures calcaires plus difficiles.
Source : NOAA — acidification de l’océan.
5. Reactions entre solutions acides et metaux
Experience
Quand on verse de l'acide chlorhydrique (HCl) sur du fer (Fe), on observe :
- Le fer se dissout progressivement
- Un degagement gazeux se produit (bulles)
- La solution prend une couleur verdatre
Equation de la reaction
| Reactifs | Produits |
|---|---|
| Fer (Fe) — solide gris | Chlorure de fer II (FeCl₂) — solution verdatre |
| Acide chlorhydrique (HCl) — solution | Dihydrogene (H₂) — gaz |
Test du dihydrogene (H₂)
On approche une allumette enflammee du gaz recueilli :
- On entend un « pop » caracteristique (petite detonation)
- Cela confirme la presence de dihydrogene H₂
⚠️ Le dihydrogene est un gaz inflammable et explosif en presence d'air. Manipuler avec precaution, loin de toute flamme pendant l'experience.
Autres exemples de reactions acide + metal
| Metal | Acide | Produit | Gaz |
|---|---|---|---|
| Fer (Fe) + HCl | → | FeCl₂ (vert) | H₂ |
| Zinc (Zn) + HCl | → | ZnCl₂ (incolore) | H₂ |
| Aluminium (Al) + HCl | → | AlCl₃ (incolore) | H₂ |
Point commun : toutes ces reactions produisent du dihydrogene H₂.
Video
🎬 pH Acide-Base : https://youtu.be/edp-V7lPj0A
Bilan — Ce qu'il faut retenir
| Notion | Definition | Formule |
|---|---|---|
| Acide | Espèce pouvant céder H⁺ ; dans le modèle aqueux à 25 °C, une solution acide a un pH < 7 | — |
| Base | Dans le modèle étudié, une solution basique contient davantage de HO⁻ que de H⁺ et son pH est > 7 à 25 °C | — |
| pH | Indicateur d’acidité d’une solution aqueuse, généralement étudié entre 0 et 14 ; plus le pH est bas, plus la solution est acide | — |
| Solution neutre | Solution dont le pH = 7 (a 25°C) ; les concentrations en H⁺ et HO⁻ sont egales | [H⁺] = [HO⁻] |
| Ions H⁺ et HO⁻ | Les ions H⁺ dominent en milieu acide, les ions HO⁻ dominent en milieu basique | — |
| Acidification des oceans | Le CO₂ dissous forme de l'acide carbonique (H₂CO₃), ce qui diminue le pH de l'eau de mer | — |
| Reaction acide + metal | Certains métaux, dont le fer et le zinc, réagissent avec l’acide chlorhydrique en formant des ions métalliques en solution et du dihydrogène | Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂ |
| Test du dihydrogene | Allumette enflammee → petite detonation « pop » | — |
Erreurs frequentes a eviter
- Confondre acide et base : un acide libere des ions H⁺ (pH < 7), une base libere des ions HO⁻ (pH > 7). Le vinaigre est acide, le savon est basique.
- Penser qu'un pH = 7 est toujours neutre : a 25°C, pH = 7 est neutre, mais la valeur du pH neutre depend de la temperature. A 37°C (temperature du corps), le pH neutre est legerement inferieur a 7.
- Oublier que le pH diminue quand l'acidite augmente : plus une solution est acide, plus son pH est bas (et non l'inverse). Un pH de 2 est beaucoup plus acide qu'un pH de 5.
Differenciation
- Remediation : Classer 8 substances de la vie courante (citron, eau, savon, vinaigre, lait, javel, sang, coca) sur l'echelle de pH a l'aide d'un tableau de correspondance fourni.
- Approfondissement : Realiser une experience avec du jus de chou rouge comme indicateur colore universel, mesurer le pH de differentes solutions et comparer les resultats avec un pH-metre.
Bonus
Référence : programme de physique-chimie du cycle 4 et ressources ministérielles. Les objectifs et approfondissements de ce chapitre constituent une progression du professeur.
Navigation
← Ch.4 — Reactions chimiques | Progression 3eme | Solubilite →