Effets de la Concentration sur le pH

Effets de la Concentration sur le pH (Niveau 3ème)

Effets de la Concentration sur le pH d'une Solution

Comprendre le pH et l'Effet de la Dilution

Le pH est une mesure qui indique si une solution aqueuse est acide, basique ou neutre. L'échelle de pH va de 0 à 14. Un pH de 7 est neutre (comme l'eau pure). Un pH inférieur à 7 signifie que la solution est acide, et plus le pH est bas, plus l'acidité est forte. Un pH supérieur à 7 indique une solution basique (ou alcaline), et plus le pH est élevé, plus la basicité est forte. La concentration d'une substance acide (comme le vinaigre ou le jus de citron) ou basique (comme l'eau de Javel ou la soude) dans l'eau influence directement son pH. Diluer une solution, c'est-à-dire ajouter du solvant (généralement de l'eau) pour diminuer la concentration du soluté, a un effet sur son pH : une solution acide diluée devient moins acide (son pH augmente vers 7), et une solution basique diluée devient moins basique (son pH diminue vers 7).

Données de l'étude : Dilution d'une Solution Acide

On dispose d'un volume \(V_1 = 10 \, \text{mL}\) d'une solution d'acide chlorhydrique (HCl) dont le pH initial est \(pH_1 = 2\). On ajoute à cette solution un volume \(V_{\text{eau}} = 90 \, \text{mL}\) d'eau pure (de pH 7).

Schéma : Dilution d'une Solution Acide
Sol. Initiale pH = 2 V₁ = 10 mL Ajout d'eau (90 mL) Sol. Finale pH = ? V₂ = ? Dilution d'une solution acide.

Une solution acide est diluée par ajout d'eau.


Questions à traiter

  1. La solution initiale d'acide chlorhydrique est-elle acide, basique ou neutre ? Justifier.
  2. Calculer le volume final (\(V_2\)) de la solution après l'ajout d'eau.
  3. Par quel facteur la solution initiale a-t-elle été diluée ? (Facteur de dilution \(F = V_2 / V_1\)).
  4. Comment la concentration en ions responsables de l'acidité évolue-t-elle lors de cette dilution ?
  5. Comment le pH de la solution évolue-t-il qualitativement après cette dilution ? Le pH final sera-t-il supérieur, inférieur ou égal au pH initial ? Se rapprochera-t-il ou s'éloignera-t-il de 7 ?
  6. Si on diluait une solution basique de pH 10 de la même manière (en la diluant 10 fois), comment son pH évoluerait-il qualitativement ?

Correction : Effets de la Concentration sur le pH

Question 1 : Nature de la solution initiale

Principe :

L'échelle de pH permet de déterminer le caractère acide, basique ou neutre d'une solution.

Analyse :

Le pH initial de la solution d'acide chlorhydrique est \(pH_1 = 2\).

Comme \(2 < 7\), la solution initiale est acide.

Résultat Question 1 : La solution initiale est acide car son pH (2) est inférieur à 7.

Question 2 : Volume final (\(V_2\)) de la solution

Principe :

Le volume final est la somme du volume initial de la solution acide et du volume d'eau ajoutée.

Formule(s) utilisée(s) :
\[ V_2 = V_1 + V_{\text{eau}} \]
Données spécifiques :
  • \(V_1 = 10 \, \text{mL}\)
  • \(V_{\text{eau}} = 90 \, \text{mL}\)
Calcul :
\[ \begin{aligned} V_2 &= 10 \, \text{mL} + 90 \, \text{mL} \\ &= 100 \, \text{mL} \end{aligned} \]
Résultat Question 2 : Le volume final de la solution est \(V_2 = 100 \, \text{mL}\).

Question 3 : Facteur de dilution (\(F\))

Principe :

Le facteur de dilution (\(F\)) indique par combien le volume initial a été augmenté. Il est calculé comme le rapport du volume final (\(V_2\)) sur le volume initial (\(V_1\)).

Formule(s) utilisée(s) :
\[ F = \frac{V_2}{V_1} \]
Données spécifiques :
  • \(V_2 = 100 \, \text{mL}\)
  • \(V_1 = 10 \, \text{mL}\)
Calcul :
\[ \begin{aligned} F &= \frac{100 \, \text{mL}}{10 \, \text{mL}} \\ &= 10 \end{aligned} \]

La solution a été diluée 10 fois.

Résultat Question 3 : Le facteur de dilution est \(F = 10\).

Question 4 : Évolution de la concentration en ions responsables de l'acidité

Principe :

Lors d'une dilution, la quantité de matière de soluté (ici, les ions H⁺ responsables de l'acidité) reste la même, mais elle est répartie dans un volume plus grand. La concentration du soluté diminue donc.

Si \(C_1\) est la concentration initiale et \(C_2\) la concentration finale, alors \(C_2 = C_1 / F\).

Analyse :

Puisque le facteur de dilution est de 10, la concentration en ions responsables de l'acidité (ions H⁺) est divisée par 10.

Résultat Question 4 : La concentration en ions responsables de l'acidité diminue ; elle est divisée par 10.

Quiz Intermédiaire 1 : Si on dilue une solution 5 fois, sa concentration initiale est :

Question 5 : Évolution qualitative du pH après dilution de la solution acide

Principe :

Le pH est lié à la concentration en ions H⁺. Pour une solution acide, une diminution de la concentration en ions H⁺ (due à la dilution) entraîne une augmentation du pH. Le pH se rapproche de 7 (valeur neutre) sans jamais le dépasser si la solution initiale est acide et qu'on ajoute de l'eau pure.

Analyse :

La solution initiale est acide (pH = 2). En la diluant, on diminue la concentration des ions H⁺. Par conséquent, l'acidité diminue et le pH augmente.

Le pH final sera donc supérieur à 2 et se rapprochera de 7.

Résultat Question 5 : Le pH de la solution acide augmente après dilution. Il sera supérieur à 2 et se rapprochera de 7.

Question 6 : Évolution qualitative du pH d'une solution basique diluée 10 fois

Principe :

Pour une solution basique, le pH est supérieur à 7. La dilution par de l'eau pure diminue la concentration des ions responsables de la basicité (ions OH⁻). Cela rend la solution moins basique, et donc son pH diminue, se rapprochant de 7.

Analyse :

Une solution basique de pH 10, si elle est diluée 10 fois avec de l'eau pure, verra sa concentration en ions OH⁻ diminuer. Sa basicité va donc diminuer, et son pH va diminuer, se rapprochant de 7 (sans devenir inférieur à 7).

Résultat Question 6 : Si on diluait une solution basique de pH 10 dix fois, son pH diminuerait, se rapprochant de 7 (par exemple, il pourrait passer à pH 9, mais le calcul exact n'est pas demandé au niveau 3ème).

Quiz Intermédiaire 2 : L'eau pure a un pH de :


Quiz Rapide : Testez vos connaissances (Récapitulatif)

1. Une solution avec un pH de 4 est :

2. Lorsqu'on dilue une solution acide avec de l'eau pure, son pH :

3. Si on dilue une solution 100 fois, sa concentration en soluté est :


Glossaire

pH
Mesure de l'acidité ou de la basicité d'une solution aqueuse. Un pH de 7 est neutre, inférieur à 7 est acide, supérieur à 7 est basique.
Solution Acide
Solution dont le pH est inférieur à 7. Elle contient une plus grande concentration d'ions hydrogène (H⁺) que d'ions hydroxyde (OH⁻).
Solution Basique (ou Alcaline)
Solution dont le pH est supérieur à 7. Elle contient une plus grande concentration d'ions hydroxyde (OH⁻) que d'ions hydrogène (H⁺).
Solution Neutre
Solution dont le pH est égal à 7 (comme l'eau pure). Les concentrations en ions H⁺ et OH⁻ sont égales.
Dilution
Processus consistant à ajouter du solvant (généralement de l'eau) à une solution pour en diminuer la concentration du soluté.
Concentration
Quantité de soluté présente dans une quantité donnée de solution ou de solvant.
Soluté
Substance dissoute dans un solvant pour former une solution.
Solvant
Substance (généralement liquide) capable de dissoudre un soluté.
Effets de la Concentration sur le pH - Exercice d'Application

D’autres exercices de chimie 3 ème:

L’oxydo-réduction : transfert d’électrons
L’oxydo-réduction : transfert d’électrons

Chimie : L'Oxydo-réduction - Transfert d'Électrons L'oxydo-réduction : transfert d'électrons Contexte : L'échange invisible qui change tout De nombreuses réactions chimiques, de la combustion qui nous chauffe à la rouille qui détruit les métaux, en passant par le...

Les piles électrochimiques
Les piles électrochimiques

Chimie : Les Piles Électrochimiques - Principe de fonctionnement Les piles électrochimiques : principe de fonctionnement Contexte : Créer de l'électricité avec de la chimie Une pile, comme celle de votre télécommande ou de votre téléphone, est un formidable dispositif...

Réactions entre solutions acides et bases
Réactions entre solutions acides et bases

Chimie : Réactions Acide-Base et pH Réactions entre solutions acides et bases : pH et neutralisation Contexte : La rencontre explosive (ou pas) des contraires En chimie, les acides et les bases sont comme les deux faces d'une même pièce. Les acides, comme le jus de...

Tests de reconnaissance des ions 
Tests de reconnaissance des ions 

Chimie : Tests de Reconnaissance des Ions Tests de reconnaissance des ions (cations métalliques et anions courants) Contexte : L'enquête chimique En chimie, les solutions aqueuses sont souvent incolores, même si elles contiennent de nombreux ions dissous. Comment...

Calcul de Masse Molaire
Calcul de Masse Molaire

Chimie : Calcul de la Masse Molaire (Glucose) Calcul de la Masse Molaire d'une Molécule Contexte : Comment "peser" les molécules ? En chimie, les atomes et les molécules sont bien trop petits pour être pesés individuellement. Les chimistes utilisent donc une unité...

Électron dans un Champ Électromagnétique
Électron dans un Champ Électromagnétique

Électron dans un Champ Électromagnétique Électron dans un Champ Électromagnétique Contexte : Le Tube Cathodique. Cet exercice s'inspire du fonctionnement des anciens écrans à tube cathodique. Dans ces dispositifs, un faisceau d'électronsParticule subatomique de charge...

Évaluation de la Pollution Atmosphérique
Évaluation de la Pollution Atmosphérique

Évaluation de la Pollution Atmosphérique Évaluation de la Pollution Atmosphérique Contexte : La Pollution AtmosphériquePrésence dans l'air de substances nuisibles à la santé humaine et à l'environnement.. La surveillance de la qualité de l'air est un enjeu majeur de...

Vitesse de Propagation d’une Onde Sismique
Vitesse de Propagation d’une Onde Sismique

Vitesse de Propagation d’une Onde Sismique Vitesse de Propagation d’une Onde Sismique Contexte : L'étude des ondes sismiquesOndes qui se propagent à travers la Terre suite à un séisme, un glissement de terrain ou une explosion.. Lorsqu'un séisme se produit, il libère...

Temps et Vitesse pour un Parachutiste
Temps et Vitesse pour un Parachutiste

Temps et Vitesse pour un Parachutiste Temps et Vitesse pour un Parachutiste Contexte : La mécanique du vol. Un parachutiste saute d'un avion à haute altitude. Son mouvement est gouverné par deux forces principales : son poidsLa force de gravité exercée par la Terre...

Perturbation le long d’une corde
Perturbation le long d’une corde

Perturbation le long d’une corde Perturbation le long d’une corde Contexte : L'onde progressiveUne onde progressive est le phénomène de propagation d'une perturbation dans un milieu, sans transport de matière mais avec transport d'énergie.. Nous étudions une...

Principe d’incertitude de Heisenberg
Principe d’incertitude de Heisenberg

Exercice : Le Principe d'Incertitude de Heisenberg Le Principe d'Incertitude de Heisenberg Contexte : La dualité onde-corpuscule et les limites de la mesure. Au cœur de la mécanique quantique se trouve une idée contre-intuitive : les particules, comme les électrons,...

Application de la Loi de Gay-Lussac
Application de la Loi de Gay-Lussac

Exercice : Application de la Loi de Gay-Lussac Application de la Loi de Gay-Lussac : Pression dans un Pneu Contexte : La thermodynamique des gaz parfaits. Cet exercice illustre un principe fondamental de la thermodynamique à travers un exemple quotidien : la variation...

Concentration Ionique des Sels Solubles
Concentration Ionique des Sels Solubles

Concentration Ionique des Sels Solubles Concentration Ionique des Sels Solubles Comprendre la Dissolution et la Concentration Ionique De nombreux composés, appelés sels ioniques, sont constitués d'ions (atomes ou groupes d'atomes chargés électriquement). Lorsqu'un sel...

Étude du pH dans des Mélanges Réactifs
Étude du pH dans des Mélanges Réactifs

Étude du pH dans des Mélanges Réactifs (Niveau 3ème) Étude du pH dans des Mélanges Réactifs Comprendre le pH des Mélanges Acido-Basiques Le pH est une grandeur qui permet de caractériser l'acidité ou la basicité d'une solution aqueuse. Une solution acide a un pH...

Calcul de la masse volumique du bloc
Calcul de la masse volumique du bloc

Calcul de la Masse Volumique d'un Bloc Calcul de la Masse Volumique d'un Bloc Comprendre la Masse Volumique La masse volumique est une grandeur physique qui caractérise la masse d'un matériau par unité de volume. Elle permet de savoir si un objet est "lourd" ou...

Composition Atomique du Magnésium
Composition Atomique du Magnésium

Composition Atomique du Magnésium Composition Atomique du Magnésium Comprendre la Structure de l'Atome Toute matière est constituée d'atomes. Un atome est la plus petite partie d'un corps simple pouvant se combiner chimiquement avec une autre. Il est composé d'un...

Réaction Zinc-Acide Chlorhydrique
Réaction Zinc-Acide Chlorhydrique

Réaction Zinc - Acide Chlorhydrique Réaction entre le Zinc et l'Acide Chlorhydrique Comprendre la Réaction entre un Métal et un Acide Certains métaux réagissent avec les solutions acides. Cette réaction est une transformation chimique au cours de laquelle les...

Calcul de la masse de nickel
Calcul de la masse de nickel

Calcul de la Masse de Nickel dans une Pièce de Monnaie (Niveau 3ème) Calcul de la Masse de Nickel dans une Pièce de Monnaie Comprendre la Composition des Objets du Quotidien De nombreux objets qui nous entourent sont fabriqués à partir de mélanges de différentes...

0 commentaires
Soumettre un commentaire

Votre adresse e-mail ne sera pas publiée. Les champs obligatoires sont indiqués avec *