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Définition du pH
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ACTIVITÉ EXPÉRIMENTALE
90 minutes

3
Définition du pH\text{pH}




Le pH\text{pH} est une grandeur sans unité qui permet d’apprécier le caractère acide ou basique d’une solution.

➜ Comment est défini le pH\bold{pH} ?


Objectifs

  • Déterminer la concentration en ion oxonium H3O+(aq)\text{H}_3\text{O}^+ \text{(aq)} à l’aide du pH\text{pH} et inversement.


Doc. 1
Acide chlorhydrique

L’acide chlorhydrique est le principal acide gastrique. On l’utilise aussi comme réactif pour la synthèse du polychlorure de vinyle (PVC).

Cliquez ici
pour retrouver plus d'informations sur l'acide chlorydrique.

Doc. 2
Définition du pH\textbf{pH}

En solution aqueuse, le pH\text{pH} est défini à partir de la relation suivante :
pH=log([H3O+]c°)\text{pH}= - \log \left( \dfrac{[\text{H}_3\text{O}^+]}{c°} \right)

[H3O+][\text{H}_3\text{O}^+] : concentration en ion oxonium (mol⋅L-1)
c° : concentration standard égale à c°=1c° = 1 mol⋅L-1
Indicateur de pH

Doc. 3
Matériel disponible

  • Solution S1 d’acide chlorhydrique de concentration c=0,100c = 0{,}100 mol⋅L-1
  • Eau distillée
  • pH‑mètre et papier pH\text{pH}
  • Deux béchers de 100100 mL
  • Éprouvettes de 1010 et 100100 mL
  • Pipettes jaugées de 5,05{,}0 mL, 10,010{,}0 mL et 20,020{,}0 mL
  • Pipette compte‑gouttes
  • Fioles jaugées de 50,050{,}0 et 100,0100{,}0 mL
  • Gants et lunettes de protection
  • Tableur‑grapheur

Doc. 4
Programme Python

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

# Points de mesure
c, pH = [], [] # A remplir
# Trace du modele
cth = np.arange(1e-4, 1, 0.0001)
pHth = -np.log10(cth)

plt.xlabel('Concentration en quantite de matiere c (mol/L)')
plt.ylabel('pH de la solution')
plt.title('Evolution du pH en fonction de la concentration en ion H3O+')
plt.plot(cth, pHth, color='red', label='Modelisation')
plt.scatter(x=c, y=pH, marker='+', label='Mesures')
plt.legend()
plt.show()
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Doc. 5
Logarithme décimal

Le logarithme décimal est défini tel que, si a=log(b)a = \log(b), alors b=10ab = 10^a. Sur un tableur, la fonction logarithme décimal de xx se programme en tapant la commande : =LOG10(x). Avec Python, cette fonction peut être chargée à partir de la bibliothèque numpy.

Supplément numérique

Cliquez ici pour découvrir une animation sur le pH\text{pH} et la dilution.

Compétences

RAI/ANA : Construire un raisonnement

REA : Respecter les règles de sécurité

Questions

1. Mesurer le pH\text{pH} de la solution S1 et vérifier la validité de la relation du doc. 2 pour S1.


2. Élaborer un protocole afin de vérifier graphiquement la relation définissant le pH\text{pH}.


3. Après vérification du professeur, le mettre en œuvre.


4. Conclure en utilisant le code Python.
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Synthèse de l'activité

Expliciter la méthode permettant de vérifier expérimentalement un modèle mathématique.
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