Identifier le pH avec Tournesol et Phénolphtaléine

Contexte : La chimie au quotidien et la sécurité.

Dans notre vie de tous les jours, nous sommes entourés de produits chimiques liquides. Certains sont délicieux et sans danger (comme le jus d'orange), d'autres sont utiles mais irritants (comme le vinaigre), et certains sont extrêmement dangereux et corrosifs (comme le déboucheur d'évier ou l'acide de batterie).

La différence invisible entre ces liquides réside souvent dans leur caractère acide ou basique. Un chimiste ne goûte jamais un produit inconnu ! Il utilise des outils scientifiques pour mesurer cette propriété sans risque. Cet exercice vous met dans la peau d'un technicien de laboratoire qui doit identifier des flacons mystérieux pour assurer la sécurité de tous. Vous allez manipuler virtuellement des indicateurs colorésSubstances chimiques qui changent de couleur selon le pH de la solution dans laquelle elles se trouvent., de véritables "espions" moléculaires qui changent de costume (de couleur) selon l'environnement !

Remarque Pédagogique : Cet exercice est fondamental car il introduit la démarche d'investigation scientifique : observation (changement de couleur) → interprétation (lien avec le pH) → conclusion (nature de la solution).

Objectifs Pédagogiques

Comprendre la notion de pH comme mesure de l'acidité.
Savoir utiliser des indicateurs colorés (Tournesol, Phénolphtaléine) pour classer une solution.
Distinguer clairement les trois états : acide, neutre et basique.
Comprendre l'effet de la dilution sur le pH d'une solution.
Estimer la valeur numérique du pH après une dilution (échelle logarithmique).

Données de l'étude

Un laborantin a retrouvé deux flacons dont les étiquettes sont illisibles suite à un dégât des eaux. Il les nomme Flacon A et Flacon B. Pour des raisons de sécurité, il doit identifier leur nature avant de les ranger ou de les jeter. Il dispose de deux indicateurs colorés : le Tournesol et la Phénolphtaléine.

Fiche Technique : Les Indicateurs Colorés

Indicateur	Zone de Virage	Couleur en milieu Acide (pH < 7)	Couleur en milieu Basique (pH > 7)
Tournesol	pH 5 - 8	Rouge	Bleu
Phénolphtaléine	pH 8.2 - 10	Incolore	Rose Fuchsia

Schéma de l'expérience

Questions à traiter

On verse quelques gouttes de Tournesol dans le Flacon A. Le liquide devient Rouge. Quelle est la nature du Flacon A ?
On verse quelques gouttes de Phénolphtaléine dans le Flacon B. Le liquide devient Rose. Quelle est la nature du Flacon B ?
Situez approximativement ces solutions sur l'échelle de pH.
On dilue le contenu du Flacon A (Acide) avec de l'eau distillée. Comment évolue la valeur du pH ? Justifiez.
On prend 10 mL du Flacon A (dont on estime le pH initial à 2) et on ajoute 90 mL d'eau (soit une dilution x10). Quel est le nouveau pH ?

Les bases théoriques : Comprendre le pH et l'Acidité

Le pH (Potentiel Hydrogène) est une échelle universelle utilisée pour mesurer l'acidité ou la basicité d'une solution. Elle varie de 0 à 14. Chimiquement, le pH est lié à la concentration en ions hydrogène (\(\text{H}^+\)) et hydroxyde (\(\text{HO}^-\)) dans l'eau. Imaginez que l'eau est un champ de bataille entre ces deux "armées" invisibles.

1. La Zone Acide (0 à 7) : L'armée des \(\text{H}^+\) domine
Une solution est acide lorsque les ions hydrogène (\(\text{H}^+\)) sont plus nombreux que les ions hydroxyde (\(\text{HO}^-\)).
Propriétés sensorielles : Les acides ont un goût piquant ou aigre (comme le citron). Attention, on ne goûte jamais au laboratoire !
Propriétés chimiques : Les acides sont corrosifs. Ils attaquent le calcaire (détartrant) et certains métaux (comme le fer ou le zinc), provoquant des bulles de gaz. Ils sont irritants pour la peau et les yeux.
Plus le pH est petit (proche de 0), plus l'acide est fort et dangereux.

Définition mathématique simple

\text{pH} < 7 \iff [\text{H}^+] > [\text{HO}^-]

Exemples du quotidien : Acide chlorhydrique de l'estomac (pH ~1.5), Jus de citron (pH ~2), Vinaigre (pH ~3), Soda (pH ~2.5), Café (pH ~5).

2. La Zone Neutre (7) : L'équilibre parfait
Une solution est neutre lorsqu'il y a exactement autant d'ions \(\text{H}^+\) que d'ions \(\text{HO}^-\). Ils se neutralisent mutuellement. C'est l'état d'équilibre, le "match nul".
L'eau pure est la référence absolue de la neutralité. Elle n'est ni agressive comme un acide, ni glissante comme une base. C'est le milieu le plus sûr pour la vie.

Le point d'équilibre

\text{pH} = 7 \iff [\text{H}^+] = [\text{HO}^-]

Exemples : Eau pure, Eau distillée, Sérum physiologique.

3. La Zone Basique (7 à 14) : L'armée des \(\text{HO}^-\) domine
Une solution est basique (ou alcaline) lorsque les ions hydroxyde (\(\text{HO}^-\)) sont plus nombreux que les ions \(\text{H}^+\).
Propriétés sensorielles : Les bases ont un toucher visqueux, savonneux ou glissant. Elles ont un goût amer (comme le savon si on en avale par erreur).
Propriétés chimiques : Les bases dissolvent les matières organiques (graisses, cheveux, peau). C'est pour cela qu'elles sont très efficaces pour déboucher les canalisations, mais aussi extrêmement dangereuses pour les yeux et la peau (brûlures chimiques graves).
Plus le pH est grand (proche de 14), plus la base est forte.

Définition mathématique

\text{pH} > 7 \iff [\text{HO}^-] > [\text{H}^+]

Exemples : Sang humain (pH ~7.4), Savon (pH ~9), Ammoniac (pH ~11), Eau de Javel (pH ~12), Déboucheur à la soude (pH ~14).

4. L'Échelle Logarithmique : La Puissance de 10
Le pH n'est pas une échelle normale comme les centimètres. C'est une échelle "logarithmique". Cela signifie qu'à chaque fois que l'on bouge d'une unité de pH, la concentration change d'un facteur 10 !
- Un pH de 6 est 10 fois plus acide qu'un pH de 7.
- Un pH de 5 est 100 fois (10x10) plus acide qu'un pH de 7.
- Un pH de 4 est 1000 fois (10x10x10) plus acide qu'un pH de 7.
C'est pour cela qu'une petite variation de pH représente un énorme changement chimique. Passer de pH 1 à pH 2 divise l'acidité par 10 !

Correction : Identifier le pH avec Tournesol et Phenolphtaleine

Question 1 : Analyse du Flacon A

Principe

Nous réalisons ici une analyse qualitative. Nous ne cherchons pas la valeur exacte du pH (comme 2,4 ou 5,1), mais simplement à savoir dans quelle "catégorie" se trouve le liquide (acide ou basique). C'est comme trier des fruits en "mûrs" ou "pas mûrs" sans mesurer leur taux de sucre exact.

Mini-Cours : Le Tournesol

Qu'est-ce que c'est ? Le tournesol (ou "teinture de tournesol") n'est pas fait avec la fleur ! C'est une substance naturelle extraite de certains lichens. C'est l'un des plus anciens indicateurs de pH connus.

Comment ça marche ? Ses molécules changent de forme (et donc de couleur) selon qu'elles sont entourées d'acides ou de bases. C'est un peu comme un caméléon chimique.

Remarque Pédagogique

Sécurité : En chimie, quand on teste un produit inconnu, on en prélève toujours une toute petite quantité (quelques gouttes) dans un tube à essai ou sur une coupelle. On ne verse jamais l'indicateur directement dans la bouteille d'origine pour ne pas polluer tout le stock !

Normes & Sécurité (GHS)

Si le flacon A est acide, il pourrait porter ces pictogrammes :

GHS05 (Corrosion) : Si c'est un acide fort, il ronge le métal et brûle la peau.
GHS07 (Attention) : Si c'est un acide faible, il est irritant.

Formule(s) & Logique

Raisonnement binaire

Table de vérité du Tournesol

\begin{aligned} \text{Si } \text{pH} < 7 &\rightarrow \text{Couleur ROUGE} \\ \text{Si } \text{pH} > 7 &\rightarrow \text{Couleur BLEUE} \end{aligned}

Hypothèses

On suppose que le flacon A contient une solution aqueuse simple et incolore au départ, pour que la couleur de l'indicateur soit bien visible et non masquée par la couleur du liquide lui-même.

Donnée(s)

Indicateur utilisé	Couleur Observée	Signification Chimique
Tournesol	Rouge	Présence dominante d'ions H+ (Acide)

Astuces Mnémoniques

Rouge comme le feu, le danger, le diable... donc c'est Acide (agressif).
Bleu comme la Mer, l'Océan, le savon... donc c'est Basique.

[Avant Test] Flacon A Inconnu

Calcul(s) & Raisonnement Logique

Démonstration Logique

Tout commence par l'observation visuelle de l'expérience :

\begin{aligned} \text{Observation} &= \text{Couleur Rouge} \end{aligned}

Ensuite, on se réfère à la règle connue du tournesol :

\begin{aligned} \text{D'après le tableau} &: (\text{Tournesol} + \text{Rouge}) \rightarrow \text{pH} < 7 \end{aligned}

Or, nous savons par définition que :

\begin{aligned} \text{Or } \text{pH} < 7 &\iff \text{Solution Acide} \end{aligned}

C'est un raisonnement en trois temps : Je vois, Je sais, Je conclus.

\begin{aligned} \text{Conclusion} &: \text{Le Flacon A est Acide} \end{aligned}

Schéma (Après Test)

[Après Test] Résultat

Réflexions

Le liquide A pourrait être du vinaigre, du jus de citron, ou un acide de laboratoire. Sans mesure plus précise, on sait juste qu'il est acide.

Points de vigilance

Ne confondez pas le Tournesol (Rouge/Bleu) avec le Papier pH Universel qui lui a tout un arc-en-ciel de couleurs ! Le Tournesol est plus simple : c'est l'un ou l'autre.

Points à Retenir

Synthèse :

Tournesol + Acide = 🔴 Rouge
Tournesol + Base = 🔵 Bleu
Tournesol + Neutre = 🟣 Violet (mélange de rouge et bleu)

Le saviez-vous ?

Le papier de tournesol a été utilisé pour la première fois par le médecin espagnol Arnaldus de Villa Nova vers l'an 1300 ! C'est une technique qui a plus de 700 ans.

FAQ

Est-ce que je peux re-changer la couleur en bleu ?

Absolument ! Si vous ajoutez beaucoup de base dans le flacon A, le pH va remonter, dépasser 7, et le tournesol redeviendra bleu. C'est une réaction réversible.

Conclusion : Le Flacon A contient un ACIDE.

A vous de jouer
Si le pH était de 9 (comme de l'eau savonneuse), quelle aurait été la couleur du Tournesol ? (Tapez 1 pour Rouge, 2 pour Bleu)

📝 Mémo Rapide
A = Acide = Rouge.

Question 2 : Analyse du Flacon B

Principe

Cette fois, on utilise la Phénolphtaléine. C'est un indicateur un peu plus "timide" : il reste invisible la plupart du temps et ne se révèle que dans des conditions bien précises.

Mini-Cours : La Phénolphtaléine

C'est une molécule organique complexe (C₂₀H₁₄O₄). Sa particularité est qu'elle est incolore dans les milieux acides et neutres. Elle ne devient rose fuchsia que lorsque le milieu devient franchement basique (pH > 8,2).

Remarque Pédagogique

Cet indicateur est très utilisé dans les films ou les spectacles de magie pour faire apparaitre de la couleur "à partir de l'eau claire". En chimie, on l'utilise surtout pour les dosages, car le passage de l'incolore au rose est très facile à voir pour l'œil humain.

Normes & Dangers

Si le flacon B est une base forte (comme de la soude), elle est très corrosive. Si on en met sur les doigts, ça "glisse" (saponification des graisses de la peau). Il faut rincer abondamment à l'eau !

Formule(s) & Logique

Logique binaire

Table de vérité de la Phénolphtaléine

\begin{aligned} \text{Si } \text{pH} < 8.2 &\rightarrow \text{INCOLORE} \\ \text{Si } \text{pH} > 8.2 &\rightarrow \text{ROSE FUCHSIA} \end{aligned}

Hypothèses

On suppose que le flacon B est transparent. Si le liquide était déjà rouge (comme du sirop de fraise), on ne pourrait pas utiliser cet indicateur car on ne verrait pas le changement de couleur !

Donnée(s)

Indicateur	Couleur Observée	Conclusion
Phénolphtaléine	Rose	Milieu Basique (pH > 8.2)

Astuces Mnémoniques

Pensez à la lettre P :
Phénolphtaléine = Pink (Rose en anglais) quand c'est basique !

[Avant Test] Flacon B Inconnu

Calcul(s) & Raisonnement Logique

Démonstration Logique

Encore une fois, l'observation guide notre raisonnement :

\begin{aligned} C_{\text{obs}} &= \text{Rose} \end{aligned}

En chimie, le rose avec la phénolphtaléine a une signification précise :

\begin{aligned} \text{Rose} &\iff [\text{HO}^-] \text{ est dominant} \end{aligned}

Cela implique mathématiquement que le pH a franchi le seuil de 8.2 :

\begin{aligned} \text{Conclusion} &: \text{pH} > 8.2 \rightarrow \text{Solution BASIQUE} \end{aligned}

[Après Test] Résultat

Réflexions

Scénario alternatif : Si la solution était restée incolore, qu'aurions-nous pu conclure ?
Rien de précis ! Elle aurait pu être acide (pH 2) ou neutre (pH 7) ou même très légèrement basique (pH 7.5). C'est la limite de cet indicateur : il ne détecte que les bases franches.

Points de vigilance

Ne dites jamais "C'est incolore donc c'est de l'eau". Un acide mortel reste incolore avec de la phénolphtaléine !

Points à Retenir

Phénolphtaléine :

Acide ou Neutre = ⚪ Incolore (Invisible)
Basique = 🌸 Rose

Le saviez-vous ?

La phénolphtaléine a longtemps été utilisée comme médicament laxatif ! Elle a été interdite pour cet usage car elle était soupçonnée d'être cancérigène à haute dose.

FAQ

Pourquoi la couleur disparait-elle parfois si la base est très très forte ?

C'est un phénomène complexe de chimie : dans une base extrêmement concentrée (pH > 13), la molécule change encore de forme et redevient incolore. Mais au collège, on retient simplement : Base = Rose.

Conclusion : Le Flacon B contient une BASE.

A vous de jouer
Si on met de la phénolphtaléine dans du vinaigre (acide), quelle couleur obtient-on ? (Tapez 1 pour Rose, 2 pour Incolore)

📝 Mémo
Rose = Base. Incolore = Le reste.

Question 3 : Position sur l'échelle de pH

Principe

Maintenant que nous avons identifié la nature des produits (A est acide, B est basique), nous devons les visualiser sur l'échelle universelle de pH pour comprendre leur position par rapport à l'eau neutre.

Mini-Cours : L'échelle Logarithmique

L'échelle de pH est particulière : chaque fois qu'on descend de 1 unité (de 7 à 6 par exemple), l'acidité est multipliée par 10 !
- pH 6 est 10 fois plus acide que pH 7.
- pH 5 est 100 fois plus acide que pH 7.
C'est pour cela que les extrêmes (0 et 14) sont si puissants.

Remarque Pédagogique

Imaginez l'échelle comme une balançoire. Le 7 est le pivot central. A gauche (0-7) ça penche vers l'acide, à droite (7-14) ça penche vers la base. Plus on s'éloigne du 7, plus la pente est raide et dangereuse.

Normes

L'échelle standard va de 0 à 14 dans l'eau à 25°C. C'est la référence internationale. Pour calibrer les appareils de mesure (pH-mètres), on utilise des solutions "tampons" de pH 4, 7 et 10.

Formule(s)

Classement mathématique

\begin{aligned} 0 \le \text{pH}_{\text{A}} &< 7 \\ 7 &< \text{pH}_{\text{B}} \le 14 \end{aligned}

Hypothèses

On considère que les solutions ne sont pas extrêmement concentrées (ce qui pourrait faire sortir le pH de l'échelle 0-14, mais c'est rare au collège).

Donnée(s)

Flacon	Nature Déduite	Position pH
A	Acide	Zone Gauche (0 à 7)
B	Basique	Zone Droite (8 à 14)

Astuces

L'ordre Alphabétique fonctionne !
Acide est au début (0).
Basique est à la fin (14).

L'Échelle de pH (Avant analyse)

Calcul(s) & Raisonnement

Analyse des intervalles

Le Flacon A, étant acide, doit obligatoirement avoir un pH compris entre 0 et 7 (exclu) :

\begin{aligned} \text{Flacon A (Acide)} &: 0 \le \text{pH}_{\text{A}} < 7 \end{aligned}

Le Flacon B, étant basique, se situe de l'autre côté de la barrière du 7 :

\begin{aligned} \text{Flacon B (Basique)} &: 7 < \text{pH}_{\text{B}} \le 14 \end{aligned}

On peut donc écrire une inégalité stricte pour les comparer :

\begin{aligned} \text{Comparaison} &: \text{pH}_{\text{A}} < 7 < \text{pH}_{\text{B}} \end{aligned}

Schéma Bilan (Positionnement)

Réflexions : La Réaction Chimique

Si on mélangeait le flacon A et le flacon B, il se produirait une réaction chimique violente appelée réaction acido-basique. Cela dégagerait beaucoup de chaleur (réaction exothermique) et formerait de l'eau et du sel.

Points de vigilance

Les indicateurs colorés donnent une zone (ex: "quelque part entre 0 et 7"), pas une valeur précise (comme "pH = 4,5"). Pour avoir un chiffre précis, il faudrait utiliser un pH-mètre électronique.

Points à Retenir

Savoir placer :

Acide : pH < 7 (Gauche)
Neutre : pH = 7 (Milieu)
Basique : pH > 7 (Droite)

Le saviez-vous ?

Le sang humain a un pH très stable autour de 7,4. Il est très légèrement basique. S'il descend en dessous de 7,35 ou monte au-dessus de 7,45, nous tombons gravement malades !

FAQ

Est-ce que le pH peut être négatif ?

Oui ! Pour des acides industriels extrêmement concentrés, le pH peut descendre en dessous de 0 (jusqu'à -1 ou -2). Mais c'est très rare et on ne voit pas ça au collège.

A est à gauche (0-7), B est à droite (8-14).

A vous de jouer
Le savon est basique. Son pH est-il plus grand ou plus petit que 7 ? (Tapez 1 pour Plus grand, 2 pour Plus petit)

📝 Mémo
7 est le chiffre magique de l'équilibre.

Question 4 : Évolution du pH lors d'une dilution

Principe

On cherche à comprendre comment l'ajout d'eau (la dilution) modifie la force d'un acide. C'est une question de sécurité cruciale : comment rendre un produit moins dangereux ?

Mini-Cours : La Dilution

Diluer signifie ajouter du solvant (ici de l'eau) à une solution.
Imaginez un verre de grenadine pur (très rouge, très sucré). Si vous ajoutez de l'eau, il devient rose pâle et moins sucré. Les molécules de sucre sont toujours là, mais elles sont "noyées" dans plus d'eau. Elles sont moins concentrées.
Pour l'acide, c'est pareil : en ajoutant de l'eau, les ions H+ sont moins serrés. L'acidité diminue. Le pH remonte.

Remarque Pédagogique

C'est contre-intuitif pour certains élèves : "Ajouter quelque chose" (de l'eau) fait "diminuer" l'acidité. Il faut penser en terme de force ou de concentration.

Normes de Sécurité (CRUCIAL)

Règle d'or : "On verse toujours l'Acide dans l'Eau" (A dans E) et jamais l'inverse !
Pourquoi ? Car le mélange produit beaucoup de chaleur. Si on verse une goutte d'eau dans de l'acide pur, l'eau bout instantanément et projette de l'acide partout (effet splash). Si on verse l'acide dans un grand volume d'eau, la chaleur se dissipe sans danger.

Formule(s) & Tendance

Loi de la dilution

\text{pH}_{\text{final}} \rightarrow 7

Le pH tend vers 7 mais ne le dépasse pas.

Hypothèses

On ajoute de l'eau pure, dont le pH est exactement de 7.

Donnée(s)

Action	Effet sur la concentration H+	Effet sur le pH
Ajout d'eau à un Acide	Diminue ↘	Augmente ↗ (vers 7)
Ajout d'eau à une Base	Diminue ↘	Diminue ↘ (vers 7)

Astuces

Le pH est comme un élastique attaché au chiffre 7. Que vous soyez à 1 ou à 14, si vous ajoutez de l'eau, l'élastique tire toujours vers le 7 !

Solution Concentrée (Avant dilution)

Calcul(s) & Démonstration par la formule

1. Définition de l'Acidité

L'acidité dépend de la concentration (\(C\)) en particules acides dans l'eau. La formule est :

C = \frac{n_{\text{acide}}}{V_{\text{eau}}}

Où \(n\) est la quantité d'acide (nombre de particules) et \(V\) est le volume d'eau total.

2. Manipulation lors de la dilution

Lorsqu'on dilue, on change les paramètres de l'équation :

Démonstration

\begin{aligned} C_{\text{initial}} &= \frac{n_{\text{acide}}}{V_{\text{initial}}} \\ \text{Ajout d'eau} &\rightarrow V_{\text{final}} > V_{\text{initial}} \\ C_{\text{final}} &= \frac{n_{\text{acide}}}{V_{\text{final}}} \\ \text{Si } V \uparrow &\rightarrow \text{La fraction } C \downarrow \end{aligned}

Mathématiquement, si on divise par un nombre plus grand (plus d'eau), le résultat est plus petit (moins concentré). Cela a une conséquence directe sur le pH :

\begin{aligned} \text{Concentration } \downarrow &\rightarrow \text{Acidité } \downarrow \\ \text{Acidité } \downarrow &\rightarrow \text{pH} \uparrow \end{aligned}

Schéma (Après Dilution)

Solution Diluée (Après)

Conclusion

Le pH de la solution A va AUGMENTER.

Réflexions

Si on avait dilué le Flacon B (Base, pH 12), le pH aurait diminué pour se rapprocher de 7.

Points de vigilance

Limite physique : Le pH ne dépassera jamais 7 ! Même en ajoutant une piscine d'eau dans un verre de vinaigre, on n'obtiendra jamais une solution basique. On s'approchera de 6.9999... mais on restera acide.

Points à Retenir

La dilution :

Rend la solution moins dangereuse.
Ramène toujours le pH vers 7.

Le saviez-vous ?

Pour changer le pH de seulement 1 unité (par exemple passer de pH 2 à pH 3), il faut diluer 10 fois ! Pour passer de pH 2 à pH 4, il faut diluer 100 fois. C'est l'effet de l'échelle logarithmique.

FAQ

Est-ce qu'on peut jeter l'acide dans l'évier s'il est dilué ?

Seulement si c'est de très petites quantités (comme un fond de tube à essai) et en faisant couler beaucoup d'eau. Pour de grandes quantités, il faut utiliser des bidons de récupération spéciaux au labo.

Réponse : Le pH du Flacon A va AUGMENTER.

A vous de jouer
Si je dilue une base (pH 12), le pH va-t-il augmenter ou diminuer ? (Tapez 1 pour Augmenter, 2 pour Diminuer)

📝 Mémo
Diluer = Tendre vers 7 (le calme).

Question 5 : Estimation de la valeur du pH après une dilution x10

Principe

On cherche à quantifier l'effet de la dilution sur la valeur du pH. En 5ème, on utilise une règle simple liée à l'échelle de 10.

Mini-Cours : La Règle des 10

L'échelle de pH est logarithmique (en base 10). Cela signifie qu'il y a un lien direct entre le facteur de dilution (x10, x100) et le changement d'unités de pH (+1, +2).
La Règle : Pour une solution acide, diluer 10 fois fait augmenter le pH de 1 unité.

Remarque Pédagogique

Imaginez un escalier. Chaque marche du pH (passer de 2 à 3, de 3 à 4) représente une division par 10 de la force de l'acide. C'est une marche géante !

Normes

Pour que cette règle soit valide, il faut que le pH de départ ne soit pas trop proche de 7 (sinon l'autoprotolyse de l'eau interfère).

Formule(s)

Formule simplifiée (Acide)

\text{pH}_{\text{final}} = \text{pH}_{\text{initial}} + 1 \quad (\text{pour une dilution } \times 10)

Hypothèses

On suppose une dilution idéale avec de l'eau pure (pH 7) et un acide fort totalement dissocié.

Donnée(s)

Paramètre	Valeur
pH Initial	2
Facteur de Dilution	10 (10mL dans 100mL total)

Astuces

Nombre de zéros dans la dilution = Nombre d'unités de changement de pH.
Dilution x10 (1 zéro) -> pH +1
Dilution x100 (2 zéros) -> pH +2

État Initial (10 mL)

Calcul(s) & Raisonnement

1. Calcul du volume total

Pour commencer, nous devons déterminer le volume final de la solution après l'ajout d'eau. On additionne simplement le volume de départ et le volume d'eau ajouté :

V_{\text{total}} = V_{\text{initial}} + V_{\text{eau}} = 10 + 90 = 100 \, \text{mL}

Nous avons donc maintenant un volume total de 100 mL de liquide dans le récipient.

2. Calcul du facteur de dilution

Cherchons maintenant à savoir "combien de fois" on a dilué la solution. Pour cela, on compare le volume final au volume initial en faisant une division :

F = \frac{V_{\text{total}}}{V_{\text{initial}}} = \frac{100}{10} = 10

Le résultat est 10. Cela confirme mathématiquement que nous avons réalisé une dilution au dixième (x10).

3. Application de la règle du pH

Rappelons la règle d'or pour les acides : chaque fois qu'on dilue par 10 (un zéro de plus au facteur de dilution), le pH grimpe de 1 marche vers la neutralité (7).

\begin{aligned} \text{pH}_{\text{final}} &= \text{pH}_{\text{initial}} + 1 \\ \text{pH}_{\text{final}} &= 2 + 1 \\ \text{pH}_{\text{final}} &= 3 \end{aligned}

Le calcul final est simple : on part de 2, on ajoute 1 unité due à la dilution, et on arrive à 3. L'acidité a diminué, mais attention, à pH 3 le produit reste encore corrosif !

État Final (100 mL)

Conclusion

Après dilution, le pH de la solution est passé de 2 à 3.

Réflexions

Même si on a dilué 10 fois, le pH n'est passé que de 2 à 3. Il reste encore très acide ! Pour arriver à un pH neutre de 7 (inoffensif), il faudrait diluer... 100 000 fois !

Points de vigilance

Ne faites pas l'erreur de multiplier le pH ! \( \text{pH} \times 10 \) ferait 20, ce qui est impossible.

Points à Retenir

Dilution x10 -> pH +1 (pour un acide).

FAQ

Et si on avait dilué 100 fois ?

Le pH aurait augmenté de 2 unités (car 100 = 10 x 10). Le pH final serait de 2 + 2 = 4.

Le nouveau pH est 3.

A vous de jouer
J'ai un acide de pH 4. Je le dilue 10 fois. Quel est son nouveau pH ?

📝 Mémo
1 zéro de plus = +1 pH.

Schéma Bilan de l'Exercice

Positionnement des Flacons A et B sur l'échelle de pH.

📝 Grand Mémo : Ce qu'il faut retenir absolument

Voici la synthèse des points clés pour identifier le pH :

🔑
Point Clé 1 : L'échelle de pH
Va de 0 à 14. 7 est neutre. En dessous c'est acide, au-dessus c'est basique.
📐
Point Clé 2 : Les Indicateurs
Ce sont des "détecteurs" chimiques qui changent de couleur. Le Tournesol devient Rouge (Acide) ou Bleu (Base). La Phénolphtaléine devient Rose (Base) ou reste Incolore.
💧
Point Clé 3 : La Dilution
Diluer un acide ou une base rapproche toujours son pH de 7 (la neutralité). Une dilution x10 décale le pH de 1 unité.
⚠️
Point Clé 4 : Sécurité
Ne jamais goûter ou toucher un liquide inconnu. Utiliser des gants et des lunettes. Toujours verser l'acide dans l'eau, jamais l'inverse.

"Le pH-mètre est plus précis, mais l'indicateur coloré est plus rapide pour une enquête de terrain !"

🎛️ Simulateur de pH interactif

Déplacez le curseur pour changer le pH de la solution et observer la couleur théorique d'un indicateur universel.

Contrôle du pH

Valeur du pH : 7

Nature de la solution : Neutre

Concentration H+ (imagée) : Moyenne

📝 Quiz final : Testez vos connaissances

1. Si une solution a un pH de 3, elle est :

Acide
Basique
Neutre

2. Quelle est la couleur de la phénolphtaléine dans une solution de pH = 10 (Basique) ?

Incolore
Rose

📚 Glossaire

pH: Potentiel Hydrogène. Mesure de l'acidité d'une solution sur une échelle de 0 à 14.
Acide: Solution chimique corrosive ayant un pH inférieur à 7. Contient beaucoup d'ions H+.
Basique: Solution chimique (aussi appelée alcaline) ayant un pH supérieur à 7. Contient beaucoup d'ions HO-.
Neutre: Solution ayant un pH égal à 7 (comme l'eau pure). Ni acide, ni basique.
Indicateur: Substance chimique qui change de couleur en fonction du pH du milieu où elle se trouve.

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Objectifs Pédagogiques

Données de l'étude

Fiche Technique : Les Indicateurs Colorés

Schéma de l'expérience

Questions à traiter

Les bases théoriques : Comprendre le pH et l'Acidité

Correction : Identifier le pH avec Tournesol et Phenolphtaleine

Question 1 : Analyse du Flacon A

Principe

Mini-Cours : Le Tournesol

Remarque Pédagogique

Normes & Sécurité (GHS)

Formule(s) & Logique

Hypothèses

Donnée(s)

Astuces Mnémoniques

[Avant Test] Flacon A Inconnu

Calcul(s) & Raisonnement Logique

Schéma (Après Test)

[Après Test] Résultat

Réflexions

Points de vigilance

Points à Retenir

Le saviez-vous ?

FAQ

Question 2 : Analyse du Flacon B

Principe

Mini-Cours : La Phénolphtaléine

Remarque Pédagogique

Normes & Dangers

Formule(s) & Logique

Hypothèses

Donnée(s)

Astuces Mnémoniques

[Avant Test] Flacon B Inconnu

Calcul(s) & Raisonnement Logique

[Après Test] Résultat

Réflexions

Points de vigilance

Points à Retenir

Le saviez-vous ?

FAQ

Question 3 : Position sur l'échelle de pH

Principe

Mini-Cours : L'échelle Logarithmique

Remarque Pédagogique

Normes

Formule(s)

Hypothèses

Donnée(s)

Astuces

L'Échelle de pH (Avant analyse)

Calcul(s) & Raisonnement

Schéma Bilan (Positionnement)

Réflexions : La Réaction Chimique

Points de vigilance

Points à Retenir

Le saviez-vous ?

FAQ

Question 4 : Évolution du pH lors d'une dilution

Principe

Mini-Cours : La Dilution

Remarque Pédagogique

Normes de Sécurité (CRUCIAL)

Formule(s) & Tendance

Hypothèses

Donnée(s)

Astuces

Solution Concentrée (Avant dilution)

Calcul(s) & Démonstration par la formule

1. Définition de l'Acidité

2. Manipulation lors de la dilution

Schéma (Après Dilution)

Solution Diluée (Après)

Conclusion

Réflexions