pH
Physique-Chimie Première
Définition
Le pH (potentiel hydrogène) mesure l'acidité d'une solution aqueuse. Il est défini comme l'opposé du logarithme décimal de la concentration en ions oxonium $\text{H}_3\text{O}^+$. C'est une grandeur sans unité : une solution est acide si $\text{pH} < 7$, neutre si $\text{pH} = 7$ et basique si $\text{pH} > 7$ (à 25 °C).
Formule
$$\text{pH} = -\log\big([\text{H}_3\text{O}^+]\big) \qquad \Longleftrightarrow \qquad [\text{H}_3\text{O}^+] = 10^{-\text{pH}}\ (\text{mol}\cdot\text{L}^{-1})$$
Exemple corrigé
Énoncé
Une solution a une concentration en ions oxonium $[\text{H}_3\text{O}^+] = 1{,}0 \times 10^{-3}$ mol·L⁻¹. Calculer son pH et préciser si elle est acide ou basique.
Solution
On applique la définition du pH :
$$\text{pH} = -\log\big([\text{H}_3\text{O}^+]\big) = -\log\big(1{,}0 \times 10^{-3}\big)$$
Comme $\log(10^{-3}) = -3$ :
$$\text{pH} = -(-3) = 3{,}0$$
Puisque $\text{pH} = 3{,}0 < 7$, la solution est acide.
$$\boxed{\text{pH} = 3{,}0\ \ (\text{solution acide})}$$
Erreurs classiques
- Oublier le signe « moins » dans la définition et trouver un pH négatif.
- Utiliser le logarithme népérien $\ln$ au lieu du logarithme décimal $\log$ (base 10).
Pour aller plus loin : le chapitre « Oxydoréduction et titrages colorimétriques » (cours et exercices corrigés).