Il est difficile de vivre dans le monde moderne sans entendre les références aux acides, qui sont souvent décrits dans les produits pharmaceutiques et d'autres publicités en tant qu'agresseurs liquides déterminés à effacer et à endommager toutes sortes de choses, de la peau aux vêtements en passant par un meuble. Vous avez sans doute vu des publicités pour des produits appelés antiacides, qui sont conçus pour lutter contre les effets de l'acide produit dans l'estomac.
Les acides ont divers degrés de force ou d'acidité. L'échelle originale mais fondamentalement simple connue sous le nom de échelle de pH est une mesure de l'acidité d'une solution aqueuse ou, dans un cadre différent du même scénario chimique, de sa base ou de son alcalinité.
Pour déterminer le pH d'une solution aqueuse (c'est-à-dire une substance dissoute dans l'eau), il suffit de connaître la concentration en ions hydrogène (H+) dans cette solution, ou son molarité. Mais à part le pH, que sont les taupes, la molarité et les acides, de toute façon ?
Faits sur les acides et les bases
Les acides sont des molécules qui peuvent donner des protons. Un exemple simple est l'acide chlorhydrique, HCl. Cette molécule abandonne facilement son composant H+ en solution aqueuse et est un acide fort. D'autres acides, tels que l'acide carbonique (H2CO3), abandonnent leurs protons avec plus de réticence et sont appelés acides faibles. Lorsqu'un acide (HA) donne un proton (H+), on dit qu'il est ionisé, les produits étant H+ et tout ce qui reste (génériquement A−; dans le cas de l'acide carbonique, HCO3−).
Les acides forts ont des valeurs de pH faibles. L'eau est neutre, avec un pH de 7; fort socles, ou les accepteurs de protons (tels que l'hydroxyde de sodium, NaOH) ont des valeurs de pH élevées, certaines proches de 14,0.
Grains de beauté et molarité
À des fins de chimie acide-base, il est plus approprié de mesurer la concentration de soluté dans taupes, ou des particules individuelles (par exemple, des atomes, des molécules), par unité de volume plutôt que de masse par unité de volume. C'est parce que les atomes réagissent les uns avec les autres dans des proportions connues d'une manière sans rapport avec la masse atomique.
Une mole (1 mol) de quoi que ce soit équivaut à 6,02 × 1023 particules; 1 mol dans un volume de 1 L a une molarité de 1,0. Ainsi 6 mol de NaCl dans 8 L de solution aqueuse ont une molarité de 6 mol/8 L = 0,75; 6 mol de la molécule beaucoup plus massive d'adénosine triphosphate dissoute dans 8 L a plus de masse mais a la même molarité, 0,75 M.
Quelle est la formule du pH ?
L'équation du pH s'écrit le plus souvent sous la forme
pH = -log_{10}[H^{+}]
Ici, la quantité entre parenthèses est la molarité des ions H+ dans la solution. Ainsi, si vous connaissez la molarité, vous pouvez obtenir la valeur du pH et inversement.
Exemples de calculs de pH
Pour passer de la molarité au pH, utilisez votre calculatrice ou un outil similaire pour ramener le logarithme à la base 10 (la base par défaut) de la molarité, inversez le signe pour obtenir une valeur positive, et le tour est joué !
Exemple: Si la molarité d'une solution aqueuse est de 6,3 × 10-5 M, quel est le pH ?
pH = −log[6,3 × 10-5] = 4.2.
Vous pouvez également calculer la concentration à partir du pH et du pKune, cette dernière étant dérivée de la constante de dissociation acideKune. Plus le K est élevéune pour un acide particulier, plus l'acide est fort. Le pKune car tout acide est le pH auquel la moitié de l'acide a été ionisée (c'est-à-dire lorsque la moitié des protons "acides" ont été déchargés dans la solution).
L'équation d'intérêt est connue sous le nom de Équation d'Henderson-Hasselbach et s'écrit :
pH = pKa + log_{10}\dfrac{[A^{-}]}{[HA]}
Cela signifie qu'étant donné le pK d'un acideune et la concentration relative d'anion et d'acide "intact", vous pouvez déterminer le pH. Kune les valeurs peuvent être facilement consultées en ligne et vous pouvez trouver le pKa en utilisant la même opération que pour le pH s'il n'est pas également répertorié.
Calculateur de pH et pOH en ligne
Voir les ressources pour un outil Web qui vous permet de déterminer le pH de diverses solutions acides et basiques. Vous pouvez l'utiliser pour avoir une idée des relations entre les différentes forces d'acide, la concentration et le pH.