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Sciences · Chimie

Acides, bases et pH

Le pH mesure l’acidité d’une solution aqueuse : moins de 7, elle est acide ; 7, neutre ; plus de 7, basique. Un acide libère des ions H⁺, une base les capte.

Mis à jour le 5 min de lecture

Le citron, le vinaigre et le soda sont acides ; le savon, l’eau de Javel et le bicarbonate sont basiques ; l’eau pure est neutre. Ces propriétés, connues depuis l’Antiquité par le goût (aigre pour les acides, amer et savonneux pour les bases), s’expliquent par un échange de protons (ions H⁺) entre molécules. Le pH permet de les mesurer avec précision.

L’échelle du pH

À 25 °C, le pH d’une solution aqueuse se situe le plus souvent entre 0 et 14.

pHCaractèreExemples
0 – 1Très acideAcide chlorhydrique concentré, acide de batterie
1,5 – 3,5AcideSuc gastrique (1,5 à 3,5), jus de citron (≈ 2)
2,5 – 3AcideVinaigre (≈ 2,5 à 3), sodas au cola (≈ 2,5)
4 – 5Faiblement acideCafé (≈ 5), bière, tomate
5,6Faiblement acidePluie « normale » (CO₂ dissous)
6,5 – 7Quasi neutreLait (≈ 6,7), salive
7NeutreEau pure à 25 °C
7,35 – 7,45Faiblement basiqueSang humain
≈ 8,1Faiblement basiqueEau de mer
8 – 9BasiqueBicarbonate de soude en solution
10 – 11BasiqueLait de magnésie, savon
11 – 12Très basiqueAmmoniaque ménagère
12 – 13Très basiqueEau de Javel
13 – 14Extrêmement basiqueSoude caustique (déboucheur)

La formule du pH

pH = −log [H₃O⁺]

où [H₃O⁺] est la concentration en ions oxonium, en mol/L (voir la mole). Inversement : [H₃O⁺] = 10⁻ᵖᴴ.

L’échelle est logarithmique : quand le pH baisse d’une unité, la concentration en H₃O⁺ est multipliée par 10.

Pourquoi 7 pour la neutralité ?

L’eau se dissocie très légèrement en ions : 2 H₂O ⇌ H₃O⁺ + OH⁻. À 25 °C, le produit des concentrations est constant : [H₃O⁺] × [OH⁻] = 10⁻¹⁴ (produit ionique de l’eau, Ke). Dans l’eau pure, les deux concentrations sont égales, soit 10⁻⁷ mol/L : pH = 7. À 37 °C, la neutralité correspond à un pH d’environ 6,8.

Acides et bases forts ou faibles

FortFaible
Comportement dans l’eauRéagit totalementRéagit partiellement (équilibre)
AcidesChlorhydrique HCl, sulfurique H₂SO₄, nitrique HNO₃Acétique (vinaigre), citrique, carbonique
BasesSoude NaOH, potasse KOHAmmoniac NH₃, ion hydrogénocarbonate HCO₃⁻

La force d’un acide faible se mesure par sa constante d’acidité Ka, ou par pKa = −log Ka : plus le pKa est petit, plus l’acide est fort. L’acide acétique a un pKa de 4,76.

Fort ne veut pas dire concentré : une solution très diluée d’acide chlorhydrique peut être moins acide qu’un vinaigre concentré.

Couples acide/base

Un acide qui cède un proton devient sa base conjuguée ; on parle de couple acide/base :

AcideBase conjuguée
H₃O⁺ (ion oxonium)H₂O
H₂OOH⁻ (ion hydroxyde)
CH₃COOH (acide acétique)CH₃COO⁻ (ion acétate)
NH₄⁺ (ion ammonium)NH₃ (ammoniac)
H₂CO₃ (acide carbonique)HCO₃⁻ (ion hydrogénocarbonate)

L’eau est amphotère : elle peut jouer le rôle d’acide ou de base.

La neutralisation

Un acide et une base réagissent ensemble pour former de l’eau et un sel :

acide + base → sel + eau

Un dosage (titrage) acide-base consiste à ajouter progressivement une solution de concentration connue pour déterminer la concentration inconnue d’une autre, en repérant l'équivalence (saut de pH).

Mesurer le pH

  • Papier pH ou papier indicateur universel : change de couleur selon le pH, précision d’environ une unité.
  • Indicateurs colorés : molécules dont la couleur change dans une zone de pH précise.
  • pH-mètre : électrode qui mesure une tension proportionnelle au pH, précision au centième.
IndicateurZone de virageCouleur acide → basique
Hélianthine3,1 – 4,4Rouge → jaune
Bleu de bromothymol (BBT)6,0 – 7,6Jaune → bleu (vert vers 7)
Phénolphtaléine8,2 – 10Incolore → rose
Jus de chou rougelargeRouge (acide) → violet → vert-jaune (basique)

Le pH dans la vie courante

  • Corps humain : le sang est maintenu entre 7,35 et 7,45 grâce au tampon bicarbonate ; un écart important met la vie en danger. L’estomac, très acide, digère les protéines et tue de nombreux microbes.
  • Environnement : les pluies acides (pH < 5) dues aux oxydes de soufre et d’azote ont dégradé forêts et lacs. L’océan absorbe une partie du CO₂ émis par l’homme ; son pH de surface est passé d’environ 8,2 à 8,1 depuis l’ère préindustrielle (acidification des océans, liée au réchauffement climatique).
  • Jardinage : chaque plante préfère un sol plus ou moins acide (les hortensias sont bleus en sol acide, roses en sol calcaire).
  • Hygiène : la peau a un pH légèrement acide, autour de 5.

Questions fréquentes

Que signifie pH ?

« Potentiel hydrogène ». La notion a été introduite en 1909 par le chimiste danois Søren Sørensen, au laboratoire Carlsberg, pour contrôler la fabrication de la bière.

Un pH peut-il être négatif ou supérieur à 14 ?

Oui, pour des solutions très concentrées d’acide fort (pH négatif) ou de base forte (pH supérieur à 14). L’échelle 0-14 correspond aux solutions courantes à 25 °C.

Pourquoi le pH de l’eau du robinet n’est-il pas exactement 7 ?

Elle contient des sels minéraux et du CO₂ dissous. En France, la réglementation impose un pH compris entre 6,5 et 9 pour l’eau potable.

Quelle est la différence entre une base et un alcalin ?

Une solution « alcaline » est une solution basique (pH > 7). Le terme vient des métaux alcalins (sodium, potassium), dont les hydroxydes forment des bases fortes.

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