Physique-chimie pour la santéChapitre 2

pH, acides-bases et sécurité chimique

L'essentiel en 30 secondes

Le pH mesure l'acidité d'une solution aqueuse : $[H_3O^+] = 10^{-pH}$. Une solution est acide si son pH est inférieur à 7, basique s'il est supérieur à 7, neutre à 7 (à $25\,^{\circ}\text{C}$). Selon Brönsted, un acide cède un ion $H^+$ et une base le capte, formant des couples acide/base. L'eau s'autoprotolyse : $[H_3O^+] \times [HO^-] = K_e$. Les pictogrammes de sécurité et les gestes de secours (rincer abondamment à l'eau) protègent lors de la manipulation de produits ménagers acides ou basiques.

Les notions à connaître

pH d'une solution: Grandeur sans unité qui mesure l'acidité, reliée à la concentration en ions oxonium par $[H_3O^+] = 10^{-pH}$ . Exemple : un suc gastrique de pH $= 2$ contient $[H_3O^+] = 10^{-2} = 0{,}01\,\text{mol/L}$ .
Solution acide, basique, neutre: À $25\,^{\circ}\text{C}$ : acide si pH inférieur à 7, neutre si pH $= 7$ , basique si pH supérieur à 7. Exemple : le sang a un pH d'environ $7{,}4$ (légèrement basique), l'eau de Javel un pH proche de $11$ .
Acide de Brönsted: Espèce capable de céder un ion hydrogène $H^+$ (proton). Exemple : l'acide chlorhydrique HCl cède un $H^+$ selon $HCl \to H^+ + Cl^-$ , ce qui explique son caractère fortement acide.
Base de Brönsted: Espèce capable de capter un ion hydrogène $H^+$ . Exemple : l'ammoniac $NH_3$ capte un proton pour donner l'ion ammonium $NH_4^+$ , d'où le caractère basique des produits ménagers ammoniaqués.
Couple $acide/base$: Ensemble d'un acide et de la base obtenue après perte de son $H^+$ , noté $acide/base.$ Exemple : le couple $NH_4^+/NH_3$ intervient dans le nettoyage à l'ammoniaque.
Réaction acido-basique: Transfert d'un ion $H^+$ d'un acide vers une base. Exemple : $H_3O^+ + HO^- \to 2\,H_2O$ est la réaction de neutralisation d'un acide par une base, exothermique et à manipuler avec précaution.
Autoprotolyse de l'eau: Réaction $2\,H_2O \to H_3O^+ + HO^-$ qui explique que l'eau pure contient toujours des ions. Le produit ionique $[H_3O^+] \times [HO^-] = K_e = 10^{-14}$ à $25\,^{\circ}\text{C}$ . Exemple : dans l'eau pure, $[H_3O^+] = [HO^-] = 10^{-7}\,\text{mol/L}$ , d'où pH $= 7$ .
Pictogrammes de sécurité: Symboles réglementaires indiquant le danger d'un produit (corrosif, toxique, inflammable). Exemple : le pictogramme corrosif figure sur les déboucheurs à base de soude concentrée, imposant gants et lunettes.

Les erreurs à éviter en physique-chimie pour la santé

Écrire $[H_3O^+] = 10^{pH}$ au lieu de $10^{-pH}$ .
Le signe moins est essentiel : plus le pH est petit, plus $[H_3O^+]$ est grande (solution acide).
Penser qu'un pH de 3 est deux fois plus acide qu'un pH de 6.
L'échelle est logarithmique : entre pH $= 3$ et pH $= 6$ , $[H_3O^+]$ est mille fois plus grande ( $10^3$ ).
Mélanger de l'eau de Javel avec un détartrant acide.
Ce mélange dégage un gaz toxique (dichlore) : ne JAMAIS mélanger produits chlorés et acides.
Confondre acide fort et solution concentrée.
Le pH dépend de $[H_3O^+]$ : un acide fort dilué peut avoir un pH plus élevé qu'un acide faible concentré.

Sais-tu répondre à ces questions ?

Les corrigés détaillés sont dans le quiz du chapitre.

Quelle relation donne la concentration en ions oxonium à partir du pH ?
Une solution de pH $= 4$ est :
Selon Brönsted, un acide est une espèce qui :
À $25\,^{\circ}\text{C}$ , que vaut le produit ionique $[H_3O^+] \times [HO^-]$ ?
La concentration en ions oxonium d'une solution de pH $= 3$ est :

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