NOTION DE PH : INDICATEURS COLORES

NOTION DE PH : INDICATEURS COLORES

I-Notion de PH

I-1-Définition  du PH

Le pH d’une solution aqueuse et sa concentration en ion hydronium sont liés par la relation :

[H₃O⁺]=10^-PH  moll^-1.Le pH est donc l’exposant changé de signe de la puissance de 10 qui mesure la concentration [H₃O⁺] en moll^-1 

Par exemple : si [H₃O⁺]=10^-3 moll-1   PH=3

                       si [H₃O⁺]=10^-1moll^-1   PH=1

I-2-Mesure du PH 

I-2-1-Le papier indicateur de pH 

Le  papier indicateur de pH est un papier imprégné d’une solution contenant un mélange d’indicateurs colorés puis séchés. Il ne permet d’obtenir que l’ordre de grandeur du PH d’une solution Par exemple ,avec le papier habituel ,la teinte rouge caractérise le PH =1 ,la teinte orange caractérise le PH=3 ect

I-2-2-Le pH-métre

Le pH-métre est un appareil qui permet de déterminer le pH d’une solution avec plus de précision que le papier pH .Il est constitué d’une sonde que l’on plonge dans la solution et d’un dispositif électronique .La lecture se fait directement sur un cadran  .

I-3-Le pH de l’eau pure

A 25°C la mesure du pH de l’eau pure donne pH =7 .Donc l’eau pure contient des ions H₃O⁺ de concentration [H₃O⁺]=10^-7moll-1 .La présence des ions H₃O⁺ résulte de  la réaction entre les molécules d’eau selon la réaction :

H₂O + H₂O                            H₃O⁺   +   OH^- 

Cette réaction montre que dans l’eau pure il y’a autant d’ions hydronium H₃O⁺ que ions hydroxyde OH^- .

[H₃O⁺] = [OH^-] = 10^-7moll^-1 à 25°C

I-4-Le produit ionique de l’eau

Le produit des concentrations des ions hydronium et hydroxyde garde une valeur constante appelé produit ionique de l’eau ,quelque soit la substance dissoute .Cette valeur notée Ke dépend de la température 

A 25°C Ke=[H₃O⁺][OH^-] = 10^-14

Remarque :A 25°C le pH d’une solution aqueuse varie de 0 à 14

I-5-Domaine de pH des solutions 

I-5-1-Domaine de pH d’une solution acide 

Une solution acide renferme plus d’ions hydronium que  l’eau pure .Sa concentration en ions hydronium est supérieur à celle de l’eau donc son pH est inférieur à 7 .

I-5-2-Domaine de pH d’une solution basique 

Une solution basique renferme moins d’ions hydronium que l’eau pure. Sa concentration en ions hydronium est inférieur à celle de l’eau donc son pH est supérieur à 7 .

Exercice d’application

On mesure le pH d’une solution ; le pH-mètre indique 3,7.

Quelle est la valeur de la concentration des ions hydronium

Solution

 [H₃O⁺] = 10^-pH= 2,0.10^-4 mol.L^-1

II-Indicateurs colorés :zone de virage 

II-1- Définition :

Un indicateur coloré est une substance dont la teinte varie selon le PH de la solution dans laquelle il est introduit. A chacun des indicateurs colorés il correspond trois teintes :une teinte acide, une teinte basique et une teinte neutre.

Exemple : BBT, phénolphtaléine

II-2-Exemple du bleu de bromothymol

-La solution (1) prend une coloration bleue 

-La solution  (2) prend une coloration jaune 

-La solution (3) prend une coloration verte 

Nous vérifions que le bleu de bromothymol peut donner trois coloration différentes :

-Si le pH est inférieur à 6,2 il donne une coloration jaune :teinte acide

-Si le pH est supérieur à 7,6 il donne une coloration bleue :teinte basique

-Si le pH est comprise entre 6,2 et 7,6 il donne une coloration verte :teinte sensible

-Sa zone de virage est 6,2-7,6 

II-3- Généralisation

_{III-3) Exercice d’application}

_{On dispose de trois indicateurs colorés dont les zones de virage sont précisées dans le tableau suivant :}

_{A trois échantillons d’une solution S, on ajoute quelques gouttes de l’un des trois indicateurs précédents. On observe les couleurs suivantes :}  

_{Déterminer le domaine des valeurs possibles de la solution S.}

_Solution

_{L’échantillon N°1 indique que le pH est entre 5,2 et 6,8}

_{L’échantillon N°2 indique que le pH est entre 3,8 et 5,4}

_{L’échantillon N°3 indique le pH n’atteint pas 6,0}

_{Donc c’est le domaine 5,2– 5,4}

III- Dosage d’une solution d’acide chlorhydrique par la soude

III-1 Définition

Doser une solution d’acide chlorhydrique c’est déterminer sa concentration molaire C_A inconnue.

Pour cela on utilise une solution d’hydroxyde de sodium (soude) de concentration molaire C_B connue.

III-2 Expérience

• Dispositif expérimental

• Observation : Il se produit un changement de couleur : la couleur de la solution dans le bécher passe du jaune au vert.
• Interprétation : Le virage de l’indicateur coloré correspond à l’équivalence acido-basique. La solution obtenue  est  neutre et son pH = 7.
• Equation-bilan de la réaction : (H₃O⁺ + Cl^-) + (N_a⁺ + OH^-) → (N_a⁺ + Cl^-) + 2H₂O ;       
• Détermination de la concentration molaire de l’acide chlorhydrique C_A.

 A l’équivalence, le nombre de mole de base versé est égal au nombre de mole d’acide  prélevé :                        n_A = n_B soit C_A V_pré = C_BV_B d’où 

                                     C_A =

_Evaluation

_Exercice

_{Pour évaluer le pH d’une solution aqueuse (S), on effectue divers prélèvement à l’aide de béchers. On ajoute ensuite dans chacun des béchers un indicateur coloré. On obtient les résultats suivants :}

1. _{Evaluer le pH de la solution (S) en utilisant les résultats ci-dessus et le tableau suivant :}

2. _{L’utilisation d’un des indicateurs colorés est superflue. Quel est cet indicateur ? Expliquer.}
3. _{Après détermination du pH de la solution à l’aide d’un pH-mètre, on calcule la valeur de la concentration en ions hydroxyde.                                                          On trouve [HO}^-_{]= 10}^-8 _mol.L^-1_.

_{Quelle est valeur mesurée du pH de la solution (S).}

_solution

_{1)Le pH de la solution (S) se situe entre 4,2-6,2}

_{2)C’est le rouge de méthyle car c’est le seul indicateur qui vire à l’issu des tests}

_{3)La valeur du PH} 

_{[H3O+][OH-]=10}^-14

_[HO3+]=10^-PH₌₁₀^-6              _{donc PH= 6}