Par Robert Boumis – Mis à jour le 30 août 2022
L'échelle de pH quantifie le degré d'acidité ou de base d'une substance, un concept fondamental en chimie, biologie, géologie et dans de nombreuses sciences appliquées. La maîtrise du pH permet aux scientifiques de communiquer avec précision les propriétés critiques des matériaux.
Le pH, toujours écrit en minuscules, mesure la concentration en ions hydrogène (H⁺) dans une solution. L'échelle va de 0 à 14, 7 représentant de l'eau pure et neutre. Les valeurs inférieures à 7 indiquent une acidité croissante, tandis que les valeurs supérieures à 7 indiquent une alcalinité croissante. Les solutions extrêmement acides ou basiques peuvent être corrosives.
L'échelle est logarithmique, ce qui signifie que chaque changement d'unité correspond à une différence dix fois supérieure dans la concentration en ions hydrogène. Par exemple, une solution avec un pH de 4 contient dix fois plus de H⁺ qu'une solution avec un pH de 5.
Mathématiquement, le pH est défini comme le logarithme négatif en base 10 de la concentration en ions hydrogène (exprimé en moles par litre, ou molarité) :
pH =–log₁₀[H⁺]
Cette conversion simplifie la représentation des niveaux d'ions hydrogène, facilitant ainsi la comparaison des solutions.
Supposons que vous ayez 1 L d’une solution contenant 0,02 g d’hydrogène. Puisqu'une mole d'hydrogène équivaut à environ 1 g, la molarité est de 0,02 molL⁻¹ (ou 2 × 10⁻²M). Prendre le log négatif donne :
pH =–log₁₀(2×10⁻²) ≈ 1,7 (arrondi à 2 pour plus de simplicité). Ainsi, la solution est fortement acide.
pOH, le log négatif de la concentration en ions hydroxyde, fournit une voie indirecte vers le pH :
pOH =–log₁₀[OH⁻]
Parce que [H⁺][OH⁻] =1×10⁻¹⁴ à 25°C, le pH et le pOH sont liés par :
pH + pOH =14 → pH =14 – pOH
Par exemple, un pOH de 12 donne un pH de 2. Le calcul inverse utilise 14 – pH =pOH.