Je me souviens avoir appris assez tôt à l’école ce que sont les acides et les bases (ou acides et alcalis). Les acides étaient des substances vinaigrées piquantes comme le jus de citron, tandis que les alcalis étaient des substances savonneuses, comme l’eau de chaux ou la soude caustique. Nous avons également appris à connaître l’échelle de pH qui mesure l’acidité ou l’alcalinité d’une substance. L’échelle du pH va de 1 à 14, le pH 7 étant complètement neutre, c’est-à-dire de l’eau. Tout ce qui a un pH très bas est acide, tandis que les substances ayant un pH élevé sont alcalines.

Ce n’est que plus tard que j’ai découvert ce que l’échelle de pH signifiait réellement, et quand je l’ai fait, cela m’a complètement époustouflé. J’avais toujours supposé qu’elle correspondait à deux mots ou qu’elle portait le nom de quelqu’un. Je me suis parfois demandé pourquoi c’était écrit comme ça (petit p, H majuscule), mais jamais assez pour poser sérieusement la question.

Pour commencer, ce H n’est pas un H. La raison pour laquelle il est en majuscule est que c’est le symbole de l’hydrogène.

Le p n’est pas un p non plus, c’est une lettre utilisée comme raccourci pour une opération mathématique. Pour être précis, l’opération « -log10 ». Ce que j’avais supposé être les lettres pH était en fait une formule scientifique, -log10 de la concentration d’ions hydrogène :

pH = – log10

Avec cela en tête, l’échelle de pH avait beaucoup plus de sens comme mesure de l’acidité. Les acides ont quelques définitions différentes, mais dans l’ensemble, ce sont des substances qui peuvent générer des ions d’hydrogène lorsqu’elles sont dans une solution. Le pH est un moyen de montrer combien d’ions d’hydrogène ils libèrent sans avoir à compter tous les ions. Le pH n’a pas non plus d’unités, ce qui est très utile pour les personnes comme moi qui trouvent les unités confuses.

Pour être acide alors, une substance doit contenir de l’hydrogène, sous une forme qui peut être libérée dans l’eau. Des substances telles que le CH4 (méthane) ne sont pas acides car les quatre hydrogènes sont liés très étroitement au carbone et ne vont nulle part. Le CH4 a un pH neutre, autour de 7. En revanche, des substances telles que l’acide chlorhydrique, HCl, sont maintenues ensemble par des liaisons ioniques polaires et, lorsqu’elles sont placées dans l’eau, l’hydrogène se détache pour former des ions hydrogène, ce qui rend le liquide acide. Le HCl a donc un pH très bas et est un acide très fort.

Les acides faibles, avec un pH de 5 ou 6 sont légèrement plus complexes. Ils sont formés lorsqu’un composé peut libérer des ions hydrogène, mais seulement très faiblement. Les exemples sont souvent des composés organiques, qui bien qu’ils aient de nombreux hydrogènes dans leur structure chimique, très peu d’entre eux peuvent se détacher en solution. L’acide acétique (HC2H3O2) est un acide faible, car seul l’hydrogène à l’avant de l’équation qui peut se dissocier, et il n’est pas énormément énergétiquement favorable pour lui de le faire.

L’échelle de pH, avec une liste de substances à chaque pH. Les acides en haut, les bases en bas. Crédit image ci-dessous.

J’aime bien le fait que le « pH » ait une signification chimique et mathématique réelle, plutôt que d’être un ensemble de lettres aléatoires. Bien que les mathématiques de l’acidité puissent devenir un peu complexes plus on avance dans la chimie, le -log10 est toujours la définition majeure de l’acidité et de l’alcalinité.

Lien de crédit pour l’image 2

.