Calculateur de pH : Convertir la concentration en ions H+ en valeur de pH en ligne

Qu’est-ce qu’un calculateur de pH ?

Un calculateur de pH convertit une concentration en ions hydrogène en valeur de pH. Il utilise la formule pH = -log10([H+]), où [H+] est la concentration en ions hydrogène d’une solution, exprimée en moles par litre (mol/L). Le résultat situe la solution sur l’échelle de pH, qui va normalement de 0 à 14 et indique si la solution est acide, neutre ou basique.

Qu’est-ce que le pH ?

Le pH se lit couramment comme « potentiel hydrogène ». Il mesure la quantité d’ions hydrogène dissous dans un liquide. Un ion hydrogène est un simple proton, noté H+. Une solution riche en ions hydrogène est acide. Une solution qui en contient peu est basique, ou alcaline. L’eau pure se situe au milieu, à un pH de 7, et on la dit neutre.

La concentration en ions hydrogène est généralement un très petit nombre, comme 0,0001 mol/L ou 0,0000001 mol/L. Le chimiste danois Søren Sørensen a introduit l’échelle de pH en 1909 afin que les chimistes puissent écrire ces petits nombres sous forme de valeurs simples et maniables.

Formule du pH

La formule du pH est la suivante :

pH = -log₁₀[H+]

• pH est le résultat, généralement un nombre compris entre 0 et 14.
• [H+] est la concentration en ions hydrogène, en moles par litre (mol/L).
• log₁₀ est le logarithme en base 10.

Le signe moins inverse le logarithme : plus il y a d’ions hydrogène, plus le pH est bas, et moins il y en a, plus le pH est élevé. La relation va toujours en sens opposé : un [H+] plus élevé donne un pH plus bas, et un [H+] plus faible donne un pH plus élevé.

Comme la formule utilise un logarithme, chaque unité entière sur l’échelle de pH correspond à une variation d’un facteur dix de la concentration en ions hydrogène. Une solution à pH 4 contient dix fois plus d’ions hydrogène qu’une solution à pH 5, et cent fois plus qu’une solution à pH 6.

Comment calculer le pH à partir de la concentration en ions hydrogène

1. Déterminez la concentration en ions hydrogène, en mol/L.
2. Calculez le logarithme en base 10 de cette valeur.
3. Multipliez le résultat par -1.

Exemple 1

Une solution présente une concentration en ions hydrogène de 1 × 10⁻⁴ mol/L.

pH = -log₁₀(1 × 10⁻⁴) = -(-4) = 4,00

La solution est acide, car son pH est inférieur à 7.

Exemple 2

Une solution présente une concentration en ions hydrogène de 6,3 × 10⁻⁵ mol/L.

pH = -log₁₀(6,3 × 10⁻⁵) ≈ 4,20

Cette solution est également acide. Elle est légèrement moins acide que la solution à pH 4,00 ci-dessus, car elle contient moins d’ions hydrogène.

L’échelle de pH : acide, neutre et basique

• pH inférieur à 7 : solution acide (davantage d’ions hydrogène)
• pH égal à 7 : solution neutre (eau pure à 25 °C)
• pH supérieur à 7 : solution basique ou alcaline (moins d’ions hydrogène)

L’échelle est généralement présentée de 0 à 14, mais elle n’a pas de limite inférieure ou supérieure fixe. Les acides très concentrés peuvent avoir un pH inférieur à 0, et les bases très concentrées un pH supérieur à 14.

Un nombre de pH plus élevé signifie toujours une concentration en ions hydrogène plus faible, et non plus élevée. Par exemple, une solution à pH 4,05 contient moins d’ions hydrogène, environ 8,9 × 10⁻⁵ mol/L, qu’une solution à pH 4,00, qui en contient 1,0 × 10⁻⁴ mol/L. Cela est important lors de la vérification d’une électrode de pH avec une solution tampon de référence. Si un appareil indique un pH de 4,05 au lieu du pH attendu de 4,00 pour le tampon, il mesure légèrement moins d’ions hydrogène que le tampon n’en contient réellement, et l’électrode peut nécessiter un nouvel étalonnage.

Foire aux questions

Comment calculer le pH à partir de la concentration en ions hydrogène ?

Prenez le logarithme en base 10 de la concentration en ions hydrogène en mol/L, puis multipliez par -1. Pour [H+] = 1 × 10⁻⁵ mol/L, pH = -log₁₀(10⁻⁵) = 5,00.

Quelle est la différence entre le pH et la concentration en ions hydrogène ?

Ils décrivent la même grandeur sous deux formes. [H+] est une concentration, en mol/L. Le pH en est le logarithme en base 10 changé de signe. L’échelle de pH transforme de très petites concentrations en valeurs simples, comprises à peu près entre 0 et 14.

Un pH plus élevé signifie-t-il davantage ou moins d’ions hydrogène ?

Moins. À cause du signe moins dans la formule, le pH et la concentration en ions hydrogène évoluent en sens opposé. Un pH plus élevé correspond toujours à un [H+] plus faible, et un pH plus bas correspond toujours à un [H+] plus élevé.

Le pH peut-il être négatif ou supérieur à 14 ?

Oui, bien que cela soit inhabituel. Les acides très concentrés peuvent avoir un pH inférieur à 0, et les bases très concentrées un pH supérieur à 14. La plupart des solutions courantes ont un pH compris entre 0 et 14.

Quel est le pH de l’eau pure ?

L’eau pure a un pH de 7,00 à 25 °C, avec une concentration en ions hydrogène de 1 × 10⁻⁷ mol/L. Elle est définie comme neutre, à mi-chemin entre l’acide et le basique sur l’échelle standard.

La température affecte-t-elle le calcul du pH ?

La formule pH = -log₁₀[H+] ne change pas avec la température. En revanche, la concentration en ions hydrogène de l’eau neutre varie bien avec la température ; le pH considéré comme neutre s’écarte donc de 7,00 à des températures autres que 25 °C ; à 100 °C, il est d’environ 6,14.

Références

1. Science History Institute. Søren Sørensen. Science History Institute : Søren Sørensen — Sørensen a introduit le pH en 1909 pour exprimer l’acidité.
2. LibreTexts Chemistry. Temperature Dependence of the pH of Pure Water. LibreTexts : pH de l’eau pure et température — l’eau pure a un pH de 7,00 à 25 °C et de 6,14 à 100 °C, tout en restant neutre.