Beaucoup de gens savent que le pH a quelque chose à voir avec les acides ou les bases et qu’il est important pour des choses comme la qualité de l’eau, la fabrication d’aliments, la vie aquatique et les plantes, mais peu comprennent vraiment ce que cela signifie.

En termes les plus simples, une valeur de pH indique à quel point l’eau est acide ou basique. Un pH de 7 indique une solution neutre, un pH supérieur à 7 indique une solution basique, et un pH inférieur à 7 indique une solution acide. Plus la valeur du pH est éloignée de 7, plus l’eau est fortement acide ou basique. Par exemple, une eau dont le pH est de 6 est légèrement acide, et une eau dont le pH est de 3 est très acide.

Si vous êtes satisfait de cette réponse, vous pouvez arrêter de lire ici. Mais si vous voulez savoir ce que signifie réellement le pH, poursuivez votre lecture…

Alors, que signifie réellement le pH ?

Le ‘H’ de pH est le symbole élémentaire de l’hydrogène. Le ‘p’ peut désigner différentes choses dans différentes langues, mais on dit le plus souvent que le ‘pH’ signifie ‘puissance de l’hydrogène’. Alors, qu’est-ce que cela signifie ?

L’hydrogène auquel fait référence le symbole du pH est en fait l’ion hydrogène, qui s’écrit H+. Un atome d’hydrogène possède un proton (qui a une charge positive) et un électron (qui a une charge négative). L’ion hydrogène est un atome d’hydrogène qui a renoncé à son électron. Comme il n’y a plus de charge négative de l’électron pour équilibrer la charge positive du proton, H+ a une charge positive nette (d’où le ‘+’ dans le symbole).

Note technique : Parfois, l’ion hydrogène est écrit comme l’ion hydronium (H3O+).

La présence de H+ est ce qui rend l’eau acide. Un acide est un composé qui apporte H+ à l’eau, soit directement, soit indirectement. Par exemple, l’acide chlorhydrique (HCl) se dissocie en ions hydrogène (H+) et chlorure (Cl-) dans l’eau, et c’est le H+ qui contribue à l’acidité de l’eau. Plus la concentration de H+ est élevée, plus l’eau est acide.

HCl ® H+ + Cl-

La concentration de H+ peut être exprimée en termes de moles par litre d’eau (une mole correspond à 6,022×1023 objets, également appelé nombre d’Avogadro). La valeur du pH reflète la concentration de H+ comme suit :

(concentration de H+ en mol/L) = 10-pH

Par exemple, à pH 6, la concentration de H+ est de 10-6 ou 0,000001 mol/L. À pH 3, la concentration est de 10-3 ou 0,001 mol/L.

Note technique : Les chimistes professionnels peuvent utiliser des définitions légèrement différentes du pH qui tiennent compte du comportement non idéal de l’ion hydrogène ou qui utilisent des unités de concentration différentes (comme les moles par kg d’eau), mais la relation ci-dessus explique suffisamment bien la signification du pH pour de nombreuses personnes.

Qu’en est-il des solutions neutres et basiques ?

Les molécules d’eau se séparent en deux ions, l’ion hydrogène (H+) et l’ion hydroxyle (OH-) :

H2O = H+ + OH-

Cette réaction est réversible, de sorte que H+ et OH- peuvent se recombiner pour former des molécules d’eau. A tout moment, les concentrations de H+ et de OH- sont très faibles par rapport à la quantité de molécules d’eau.

Il se trouve qu’à pH 7, les concentrations de H+ et de OH- sont égales. C’est pourquoi le pH 7 est considéré comme le pH neutre. En dessous de pH 7, la concentration de H+ est supérieure à celle de OH-, ce qui rend l’eau acide. Au-dessus de pH 7, la concentration de OH- est supérieure à la concentration de H+, ce qui rend l’eau basique.

À un pH élevé, la concentration de H+ est très faible. Par exemple, à pH 11, la concentration de H+ est de 10-11 ou 0,00000000001 mol/L. La concentration de OH-, cependant, est proportionnellement plus élevée. La concentration de OH- peut être exprimée comme suit :

(concentration de OH- en mol/L) = 10pH-14

À pH 11, la concentration de OH- est de 1011-14 (10-3) ou 0,001 mol/L, ce qui est identique à la concentration de H+ à pH 3.

L’échelle de pH : la puissance de l’hydrogène

L’échelle de pH est une échelle logarithmique où une différence d’une unité de pH représente une différence de puissance de dix dans la concentration de H+. Par exemple, la concentration de H+ à pH 5 est dix fois plus élevée qu’à pH 6, 100 fois plus élevée qu’à pH 7, et 1000 fois plus élevée qu’à pH 8. Comme chaque unité de pH représente une puissance de dix de différence dans la concentration de H+, la valeur du pH représente la « puissance de l’hydrogène ». En fait, le pH est le plus souvent défini comme le logarithme négatif de la concentration de H+ :

pH = -log10

Le même schéma général s’applique à OH-. La concentration de OH- à pH 8 est dix fois plus élevée qu’à pH 7, 100 fois plus élevée qu’à pH 6, et ainsi de suite.

pH	Concentration de H+, mol/L	Concentration de OH-, mol/L
		1×10-14
		1×10-13
		1×10-12
		1×10-11
		1×10-10
		1×10-9
		1×10-8
	1×10-7	1×10-7
	1×10-8
	1×10-9
	1×10-10
	1×10-11
	1×10-12
	1×10-13
	1×10-14

Une idée fausse courante est que l’échelle de pH commence à zéro et se termine à 14. En réalité, des valeurs de pH négatives et des valeurs de pH supérieures à 14 sont possibles. Par exemple, les acides concentrés courants dans les laboratoires et l’industrie ont des valeurs de pH négatives. Même dans l’environnement, des valeurs de pH aussi basses que -3,6 ont été observées dans des situations extrêmes.