Chapitre 1
Activité 3 - Activité expérimentale
90 min
Définition du \text{pH}
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Objectif : Déterminer la concentration en ion oxonium \text{H}_3\text{O}^+ \text{(aq)} à l'aide du \text{pH} et inversement.
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Problématique de l'activité
Le \text{pH} est une grandeur sans unité qui permet d'apprécier le caractère acide ou basique d'une solution.
Comment est défini le \bold{pH} ?
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Doc. 1Acide chlorhydrique
L'acide chlorhydrique est le principal acide gastrique. On l'utilise aussi comme réactif pour la synthèse du polychlorure de vinyle (PVC).
pour retrouver plus d'informations sur l'acide chlorydrique.
Suppléments numériques
pour retrouver plus d'informations sur l'acide chlorydrique.
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Doc. 2Définition du \textbf{pH}
En solution aqueuse, le \text{pH} est défini à partir de la relation suivante :
\text{pH}= - \log \left( \dfrac{[\text{H}_3\text{O}^+]}{c°} \right)
[\text{H}_3\text{O}^+] : concentration en ion oxonium (mol⋅L-1)
c° : concentration standard égale à c° = 1 mol⋅L-1
\text{pH}= - \log \left( \dfrac{[\text{H}_3\text{O}^+]}{c°} \right)
[\text{H}_3\text{O}^+] : concentration en ion oxonium (mol⋅L-1)
c° : concentration standard égale à c° = 1 mol⋅L-1
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Doc. 3Matériel disponible
- Solution S1 d'acide chlorhydrique de concentration c = 0{,}100 mol⋅L-1
- Eau distillée
- pH‑mètre et papier \text{pH}
- Deux béchers de 100 mL
- Éprouvettes de 10 et 100 mL
- Pipettes jaugées de 5{,}0 mL, 10{,}0 mL et 20{,}0 mL
- Pipette compte‑gouttes
- Fioles jaugées de 50{,}0 et 100{,}0 mL
- Gants et lunettes de protection
- Tableur‑grapheur
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Doc. 4Programme 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. 5Logarithme décimal
Le logarithme décimal est défini tel que, si a = \log(b), alors b = 10^a. Sur un tableur, la fonction logarithme décimal de x se programme en tapant la commande : =LOG10(x). Avec Python, cette fonction peut être chargée à partir de la bibliothèque numpy.
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pour découvrir une animation sur le \text{pH} et la dilution.
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Questions
Compétence(s)
RAI/ANA : Construire un raisonnement
REA : Respecter les règles de sécurité
REA : Respecter les règles de sécurité
2. Élaborer un protocole afin de vérifier graphiquement la relation définissant le \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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