Physique-chimie 8e année : pH, réactions acide-base et précipitation
Physique-chimie, 8e année (Portugal) : Comment savoir si une solution est acide, neutre ou basique, ce qui arrive au pH quand un acide rencontre une base, et comment des ions dissous peuvent former un sel solide.
L'échelle de pH
Le pH indique le caractère chimique d'une solution aqueuse. Sur l'échelle habituelle de 0 à 14 (à 25 °C) : sous 7, elle est acide ; 7, neutre ; au-dessus de 7, basique. On le détermine avec des indicateurs, comme l'indicateur universel, qui changent de couleur selon le pH, et plus précisément avec un pH-mètre. Valeurs approximatives : jus de citron environ 2, eau pure 7, solution de bicarbonate de sodium environ 8, eau de Javel au-dessus de 11.
Deux façons dont les solutions réagissent
Quand on mélange des solutions, leurs ions peuvent se rencontrer et réagir. Dans une réaction acide-base, un acide et une base réagissent et le pH se rapproche de 7 : c'est pourquoi un antiacide calme les brûlures d'estomac et qu'on chaule un sol trop acide. Dans une réaction de précipitation, des ions de deux solutions forment un sel peu soluble dans l'eau, qui apparaît sous forme solide : le précipité. C'est ainsi que se forment stalactites, coquilles et coraux de carbonate de calcium.
Prévoir le pH et écrire les équations
Mélange 50 mL d'acide chlorhydrique et 50 mL d'hydroxyde de sodium de même concentration : HCl(aq) + NaOH(aq) → NaCl(aq) + H₂O(l). Acide + base donne sel + eau. À quantités équivalentes, le pH est proche de 7 ; avec deux fois plus d'acide, il reste de l'acide et le pH est inférieur à 7. Précipitation : CaCl₂(aq) + Na₂CO₃(aq) → CaCO₃(s) + 2 NaCl(aq). Le (s) est le précipité blanc, peu soluble ; NaCl reste dissous. Les atomes s'équilibrent : 1 Ca, 2 Cl, 2 Na, 1 C, 3 O.
Acide plus base ne donne pas toujours pH 7
« Si je mélange un acide et une base, c'est neutre » : seulement si les quantités correspondent. La réaction consomme l'acide et la base dans la proportion de l'équation ; s'il reste de l'acide, la solution finale est acide, et s'il reste de la base, elle est basique. Pour prévoir le pH, compare donc les quantités. Autre erreur : « acide veut dire dangereux, base veut dire inoffensive ». Une base forte, comme la soude caustique (hydroxyde de sodium), irrite et brûle aussi.
Eau dure, calcaire et antiacides
Une eau est dure quand elle contient beaucoup d'ions calcium et magnésium dissous. À la maison, elle laisse du calcaire dans les bouilloires et les canalisations, car le carbonate de calcium, peu soluble, précipite ; dans l'industrie, elle encrasse chaudières et tuyaux. On la traite avec des adoucisseurs, qui échangent ces ions, et on enlève le calcaire avec du vinaigre. Pour connaître la dureté de l'eau de ta région, cherche le rapport publié par le distributeur d'eau.
Teste ce que tu as appris
Une solution aqueuse a un pH de 9 à 25 °C. Quel est son caractère chimique ?
- a) Acide, car 9 est un nombre élevé
- b) Neutre
- c) Basique
Bonne réponse: c) Basique — Exact : au-dessus de 7, elle est basique. Le bicarbonate de sodium dans l'eau en est un exemple connu.
On mélange des solutions de chlorure de calcium et de carbonate de sodium et un solide blanc se forme. Quelle substance est ce solide ?
- a) Chlorure de sodium, NaCl, le sel de cuisine
- b) Carbonate de calcium, CaCO₃, un sel peu soluble dans l'eau
- c) Chlorure de calcium, CaCl₂, qui ne s'est pas dissous
- d) Aucun solide ne se forme : les ions se mélangent simplement
Bonne réponse: b) Carbonate de calcium, CaCO₃, un sel peu soluble dans l'eau — Exact : Ca²⁺ et CO₃²⁻ se rencontrent et forment CaCO₃(s), le précipité.
Un élève mélange une solution acide et une solution basique. Quelle affirmation sur le pH final est correcte ?
- a) Il vaut toujours exactement 7
- b) C'est la moyenne des deux pH de départ
- c) Il est toujours basique, car la base « gagne » sur l'acide
- d) Cela dépend des quantités : reste d'acide, pH sous 7 ; reste de base, au-dessus de 7 ; quantités équivalentes, proche de 7
Bonne réponse: d) Cela dépend des quantités : reste d'acide, pH sous 7 ; reste de base, au-dessus de 7 ; quantités équivalentes, proche de 7 — Exact : pour prévoir le pH, compare les quantités et regarde quel réactif reste.
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