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niveau: "3eme"
discipline: "physique-chimie"
theme_bo: "Organisation et transformation de la matière"
chapitre: 5
titre: "Acide, Base et pH"
duree_heures: 3
prerequis:
  - "3e-03 — Les Ions"
competences_bo:
  - "Identifier le caractère acide ou basique d'une solution"
  - "Mesurer le pH d'une solution"
  - "Décrire la réaction entre une solution acide et un métal"
competences_socle:
  - "D1.3 — Langages scientifiques"
  - "D2 — Méthodes et outils"
  - "D4 — Systèmes naturels et techniques"
  - "D5 — Représentations du monde"
mots_cles:
  - acide
  - base
  - pH
  - ion hydrogène
  - ion hydroxyde
  - neutralisation
  - échelle pH
eval_diagnostique: "QCM prérequis ions"
eval_formative: "TP mesure pH avec différentes méthodes"
eval_sommative: "TP mesure pH"
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# Chapitre 5 — Acide, Base et pH
> *M. VERHILLE — Physique-Chimie · 3ème*

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> ⚠️ 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.


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## Objectifs et compétences

![Pictogramme de danger corrosion : attaque des métaux et risque de lésions de la peau et des yeux](../sources/ch05-acide-base-pH/3eme-pictogramme-corrosif.png)

*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 caractère acide ou basique d'une solution
- Mesurer le pH d'une solution

**Compétences du socle** :
- D1.3 : Utiliser l'échelle de pH, interpréter une mesure
- D4 : Mesurer le pH (pH-mètre, papier pH, indicateurs)
- D5 : Comprendre l'acidification des océans (enjeu environnemental)

**À la fin de ce chapitre, l'élève sait** :
- [ ] Classer une solution (acide, neutre, basique) d'après son pH
- [ ] Relier le pH aux ions H⁺ et HO⁻
- [ ] Mesurer un pH avec différentes méthodes
- [ ] Citer des exemples de pH de la vie courante

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## 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**
$$HCl \xrightarrow{\text{eau}} H^+_{(aq)} + Cl^-_{(aq)}$$

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## 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)**
$$NaOH \xrightarrow{\text{eau}} Na^+_{(aq)} + HO^-_{(aq)}$$

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## 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⁻).

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## 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](https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK371/) ; [pH océanique — NOAA](https://oceanacidification.noaa.gov/oa-indicators-explained/).

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## 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.

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## 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](https://oceanacidification.noaa.gov/).

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## 5. Réactions entre solutions acides et métaux

### Expérience

Quand on verse de l'**acide chlorhydrique** (HCl) sur du **fer** (Fe), on observe :
- Le fer se dissout progressivement
- Un **dégagement gazeux** se produit (bulles)
- La solution prend une couleur **verdâtre**

### Équation de la réaction

$$\boxed{Fe + 2 HCl \rightarrow FeCl_2 + H_2}$$

| Réactifs | Produits |
|---|---|
| Fer (Fe) — solide gris | Chlorure de fer II (FeCl₂) — solution verdâtre |
| Acide chlorhydrique (HCl) — solution | Dihydrogène (H₂) — gaz |

### Test du dihydrogène (H₂)

On approche une **allumette enflammée** du gaz recueilli :
- On entend un « **pop** » caractéristique (petite détonation)
- Cela confirme la présence de dihydrogène H₂

> ⚠️ Le dihydrogène est un gaz **inflammable** et **explosif** en présence d'air. Manipuler avec précaution, loin de toute flamme pendant l'expérience.

### Autres exemples de réactions acide + métal

| Métal | 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 réactions produisent du **dihydrogène H₂**.

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## Vidéo
🎬 pH Acide-Base : https://youtu.be/edp-V7lPj0A

## Bilan — Ce qu'il faut retenir

| Notion | Définition | 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 (à 25°C) ; les concentrations en H⁺ et HO⁻ sont égales | [H⁺] = [HO⁻] |
| Ions H⁺ et HO⁻ | Les ions H⁺ dominent en milieu acide, les ions HO⁻ dominent en milieu basique | — |
| Acidification des océans | Le CO₂ dissous forme de l'acide carbonique (H₂CO₃), ce qui diminue le pH de l'eau de mer | — |
| Réaction acide + métal | 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 dihydrogène | Allumette enflammée → petite détonation « pop » | — |

## Erreurs fréquentes à éviter
- **Confondre acide et base** : un acide libère des ions H⁺ (pH < 7), une base libère des ions HO⁻ (pH > 7). Le vinaigre est acide, le savon est basique.
- **Penser qu'un pH = 7 est toujours neutre** : à 25°C, pH = 7 est neutre, mais la valeur du pH neutre dépend de la température. À 37°C (température du corps), le pH neutre est légèrement inférieur à 7.
- **Oublier que le pH diminue quand l'acidité 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.

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## Différenciation
- **Remédiation** : Classer 8 substances de la vie courante (citron, eau, savon, vinaigre, lait, javel, sang, coca) sur l'échelle de pH à l'aide d'un tableau de correspondance fourni.
- **Approfondissement** : Réaliser une expérience avec du jus de chou rouge comme indicateur coloré universel, mesurer le pH de différentes solutions et comparer les résultats avec un pH-mètre.

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## Bonus
 

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> Référence : [programme de physique-chimie du cycle 4 et ressources ministérielles](https://eduscol.education.gouv.fr/5739/ressources-d-accompagnement-du-programme-de-physique-chimie-au-cycle-4). Les objectifs et approfondissements de ce chapitre constituent une progression du professeur.

## Navigation

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