Spé. Physique-Chimie · Terminale · cours rédigé et vérifié par Claryo, conforme au Bulletin officiel
L'eau, même pure, conduit faiblement le courant : c'est qu'elle subit une réaction sur elle-même, l'autoprotolyse, 2\,H_2O(\ell) = H_3O^+ + HO^-. À cet équilibre est associé le produit ionique de l'eau K_e = [H_3O^+][HO^-], grandeur sans dimension qui ne dépend que de la température. À 25 °C, K_e = 1{,}0\times10^{-14}, d'où pK_e = 14{,}0.
Le pH mesure l'acidité d'une solution aqueuse diluée par pH = -\log[H_3O^+], et inversement [H_3O^+] = 10^{-pH}\ \text{mol·L}^{-1}. À partir du produit ionique, on en déduit aussitôt [HO^-] = K_e/[H_3O^+].
On classe les solutions selon le signe de la différence entre [H_3O^+] et [HO^-]. Une solution est acide si [H_3O^+] > [HO^-], neutre si [H_3O^+] = [HO^-], basique si [H_3O^+] < [HO^-]. À 25 °C, cela correspond respectivement à pH < 7, pH = 7 et pH > 7. Attention : le pH de neutralité vaut 7 uniquement à 25 °C, car K_e change avec la température.
À partir d'un pH, on calcule [H_3O^+] = 10^{-pH}, puis [HO^-] = K_e/[H_3O^+], et on compare les deux pour qualifier la solution. À partir d'une concentration en ions, on remonte au pH par pH = -\log[H_3O^+]. Pour un effet de dilution, on raisonne sur le signe de variation de [H_3O^+] avant de conclure sur le pH grâce à la fonction logarithme.
Ne pas écrire « pH neutre = 7 » sans préciser 25 °C. Respecter le nombre de chiffres significatifs : le pH a autant de décimales que [H_3O^+] a de chiffres significatifs. Ne pas confondre acide/basique (comparaison des concentrations) et concentré/dilué. La fonction log inverse l'ordre : un [H_3O^+] plus petit donne un pH plus grand.
Maîtrise les deux passages clés : pH \leftrightarrow [H_3O^+] et [H_3O^+] \leftrightarrow [HO^-] via K_e. Justifie toujours le caractère acide ou basique par la comparaison [H_3O^+] vs [HO^-], plus rigoureuse que le seul seuil pH = 7, surtout si l'énoncé travaille à une température différente de 25 °C. Pour une dilution, énonce d'abord l'effet sur la concentration, puis traduis-le sur le pH grâce au logarithme. Enfin, garde en tête qu'une unité de pH correspond à un facteur dix sur la concentration en ions oxonium : c'est une vérification rapide de l'ordre de grandeur de tes résultats.