C’est quoi l’échelle de pH ? Pas si vite, pour débuter à vraiment comprendre ce concept fondamental de la chimie, il faut commencer par comprendre les atomes, donc…
- Il faut comprendre qu’un atome (n’importe quel) est toujours fait d’un noyau de charge positive et des électrons négatifs qui gravitent autour. C’est un peu comme les forces positives et négatives d’un aimant, le noyau attire les électrons à lui.
- Logiquement, plus le noyau est gros, plus il aura la capacité d’attirer des électrons.
- Maintenant, as-tu déjà vu un tableau périodique ? En voici un ci-dessous.
- Ce tableau présente tous les types d’atomes (appelés éléments) présents sur Terre. Comment sont-ils différents ? Chaque élément est différent par son noyau : plus un élément a un nombre élevé dans le tableau, plus grand* est son noyau.
- Ceci nous amène à l’élément vedette pour aujourd’hui : l’hydrogène, le premier élément du tableau.
Faits intéressants sur l’hydrogène
L’hydrogène est l’élément le plus abondant dans l’Univers (car c’est le plus simple).
Mais l’hydrogène est un atome TRÈS réactif !
Le Soleil est composé de près de 74 % d’hydrogène. Les atomes d’hydrogène qui fusionnent et se transforment en le prochain élément du tableau périodique : l’hélium, libèrent de l’énergie sous forme de lumière et chaleur, merci hydrogène !
Sur Terre, il reste rarement sous sa forme pure et réagit avec d’autres atomes pour créer de nouvelles molécules. Par exemple, une molécule d’eau est formée de deux atomes d’hydrogène qui se sont associés à un atome oxygène (H2O).
Bon, maintenant que tu connais mieux l’hydrogène, voyons comment il réagit…
L’hydrogène en solution – l’échelle de pH
Que signifie pH ? pH signifie le potentiel hydrogène (H majuscule, car c’est ainsi car dans le tableau périodique), c’est-à-dire la quantité d’atomes d’hydrogène libres dans une solution prêts à potentiellement réagir avec d’autres atomes et molécules !
Le pouvoir de l’eau
Le pH est une mesure qui peut seulement être fait pour un produit dans l’eau, pourquoi ? Puisque l’eau est une molécule bien spéciale : elle possède aussi un côté négatif et positif !
Alors imagine que tu as une poudre d’une molécule contenant de l’hydrogène. Lorsque tu la mélanges dans l’eau, certains atomes d’hydrogène, attirés par les molécules d’eau, sacrifient leur électron afin de se libérer de la molécule, et deviennent ainsi des atomes d’hydrogène positifs libres.
C’est la concentration de ces atomes libres que mesure l’échelle pH.
Échelle pH
Donc, tu peux voir dans cette échelle que les produits acides ont un pH de 1 à 6.
À 7, l’eau est neutre, ce qui signifie qu’elle est stable, et peu d’atomes hydrogène sont libres.
Par contre, une fois qu’on dépasse cet équilibre, l’inverse se produit, et nous obtenons un pH plus élevé, pour les produits alcalins qui réagissent de façon opposée aux acides et au lieu de produire des atomes d’hydrogène positif dans l’eau, une solution alcaline (ou basique), va au contraire attirer les atomes d’hydrogène de l’eau et ainsi créer la présence de molécules négatives.
Pourquoi un petit pH indique un plus grand potentiel pH ?
C’est une question mathématique…
{Tu peux sauter cette partie, mais si tu aimes les maths, voici un bref résumé pourquoi…}
En fait, pour mieux comprendre, il faut connaître la notation scientifique des nombres. Regarde ce tableau…
| Exemple de concentration (mol/L) | En notation scientifique |
| 0,01 | 1 x 10-2 |
| 0,001 | 1 x 10-3 |
| 0,0000000001 | 1 x 10-10 |
Donc afin de transformer le nombre dans la colonne de gauche, on multiplie celui-ci afin de le ramener avant la virgule. Si on multiplie par 100, alors la notation scientifique sera de x 10-2 (100 a 2 zéros), par 1000 (3 zéros)= 10-3 et ainsi de suite.
Donc, plus une concentration est petite, plus le pH est grand !
Bon maintenant que tu comprends un peu mieux le pH, voyons des exemples de ce qu’est une réaction acido-basique, soit une réaction entre un acide et un produit alcalin (alcalin et basique sont des synonymes).
- Prenons l’acide chlorhydrique, un acide très puissant utilisé pour faire fondre plusieurs choses ! Il est composé d’un atome d’hydrogène (H) et un atome de chlore (Cl), sa formule est HCl. Ensuite, on le mélange avec de l’hydroxyde (OH) de sodium (Na), une base très puissante avec la formule NaOH.
HCl + NaOH >Dans l’eau, les deux composés se transforment en : H+, Cl– et Na+, OH–. Naturellement, H+, OH– se combinent pour former de l’eau (H2O) et les deux autres se combinent pour créer du sel de table qui a la formule NaCl ! C’est magique comment deux produits aussi puissants se neutralisent pour donner de l’eau salée inoffensive !
2. Prenons maintenant du vinaigre (aussi appelé acide acétique), dont la formule est CH₃COOH, que l’on mélange avec du bicarbonate de soude dont la formule est NaHCO₃.
La formule de la réaction est : CH₃COOH + NaHCO3 → NaC2H3O2 (acétate de sodium) + H2O (eau) + CO2 (gaz carbonique).
Conclusion
- Quand on mélange un acide et une base, les deux se combinent et la solution atteindra un équilibre neutre si les deux produits sont en quantités égales.
- Une réaction acido-basique produit toujours un sel, dans le premier exemple, ce fut du sel de table et dans le deuxième, l’acétate de sodium.
LE PLUS IMPORTANT : il ne faut jamais mélanger deux produits ensemble sans connaître ce qui peut en résulter. Dans le cas de nos exemples, rien de toxique n’est produit, mais dans d’autres cas, le mélange peut produire des gaz toxiques.
Expérimentation
Utilise ta fusée chimique pour trouver les meilleures réactions acidobasiques ! Fais tes expériences et compare les meilleures réactions en utilisant différentes quantités ou différents acides (vinaigre, jus de citron, jus d’orange, boisson gazeuse) avec le bicarbonate de soude.
As-tu déjà lu l’article sur les secrets de la cuisson? Oui, alors essaie la poudre à pâte, avec de l’eau!
Ici, on joue avec des produits sécuritaires, mais il est important de comprendre que les réactions avec des produits acides ou alcalins peuvent donner différents résultats, certains très dangereux comme la libération de gaz toxiques. Par contre, il existe des chimistes qui font de super vidéos pour nous, voici une sélection de nos réactions préférées d’acides et de bases, plusieurs très puissantes !
