Les indicateurs de pH Ils sont essentiels pour déterminer la quantité de pH trouvée dans un milieu spécifique. Lorsqu'on parle du concept de pH, il représente la concentration d'ions hydronium (H3OU ALORS+) présent dans une solution aqueuse.
De même, il est mesuré sur une échelle logarithmique négative entre 0 et 14, où les solutions avec un pH inférieur à 7 sont considérées comme acides, celles avec un pH supérieur à 7 sont basiques et celles avec un pH égal à 7 sont considérées comme des solutions neutres. Ce paramètre est exprimé comme suit avec l'équation de Henderson-Hasselbalch: pH = pKa + logdix ([À-]/[HA]).
Dans l'expression ci-dessus, le pKa représente le logarithme négatif de la constante de dissociation acide et les concentrations molaires [A-] et [HA] sont ceux de l'acide faible et de sa base conjuguée, respectivement. Connaître le pH permet d'étudier la qualité de l'eau et des aliments, et de pouvoir maintenir la répétabilité d'un produit chimique élaboré.
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Il existe trois principaux types d'indicateurs de pH: les indicateurs de liquide acide-base, qui fonctionnent dans une certaine plage de pH; des papiers et autres matériaux indicateurs qui changent de couleur sous forme d'échantillon liquide ou gazeux sont ajoutés à sa surface; et des pH-mètres numériques, qui mesurent la différence électrique potentielle entre deux électrodes.
Les indicateurs liquides sont des acides organiques faibles ou des bases qui ont des couleurs variables selon leur forme acide ou basique. Ceux-ci fonctionnent dans des plages limitées, variant en couleur une fois que cela est atteint, et cessant de varier en couleur lorsque le niveau maximum de la plage est atteint..
Pour fonctionner, ils ne doivent être utilisés que dans des solutions où un changement de couleur peut être observé (de préférence incolore).
Il existe un grand nombre d'indicateurs liquides de différentes couleurs et plages de pH, y compris le rouge de crésol (rouge à jaune dans une plage de 0,2 à 1,8), le rouge de méthyle (rouge à jaune dans une plage de 4, 2 à 6,2), le vert bromocrésol (rose à bleu / vert de 4,2 à 5,2) et phénolphtaléine (incolore à rose dans une plage de 8,0 à 10,0).
Ces indicateurs sont populaires pour les diplômes en chimie analytique, même si vous devez avoir un certain niveau de formation pour effectuer cette pratique avec précision..
Il existe plusieurs types de papier utilisés pour mesurer le pH, mais le plus connu est le papier dit de tournesol, fabriqué avec une poudre provenant de lichens..
Le papier de tournesol est utilisé pour savoir si une solution liquide ou gazeuse est acide ou basique (sans savoir quel sera son pH exact ou une estimation de celui-ci), et il se décline en deux présentations: bleu et rouge.
Le papier de tournesol bleu devient rouge dans des conditions acides et le papier de tournesol rouge change de bleu dans des conditions basiques ou alcalines, et peut être recyclé pour effectuer le test en sens inverse une fois que le papier a déjà changé de couleur..
Les limites connues du papier - telles que son incapacité à offrir une valeur de pH exacte ou estimée et la possibilité de passer à d'autres couleurs lorsqu'il réagit avec certains composés - l'ont amené à être remplacé par des indicateurs liquides et / ou des pH-mètres..
Les pH-mètres sont nés du besoin des analystes de laboratoire d'obtenir des valeurs exactes de ce paramètre, ce qui n'était pas possible avec des indicateurs papier ou des indicateurs liquides..
Ils sont basés sur la mesure du différentiel de potentiel électrique entre le pH de l'électrode et l'électrode de référence..
Le fonctionnement de ces pH-mètres est expliqué plus en détail dans la section suivante, mais en général, ces indicateurs sont considérés comme les plus précis par excellence, fournissant un nombre précis (avec une précision de 0,01 unité de pH) du paramètre et comptant avec une sensibilité et une vitesse supérieure aux deux autres méthodes.
En outre, ils peuvent également mesurer d'autres caractéristiques, telles que les solides dissous, la conductivité électrique et la température de la solution..
Le seul inconvénient de ce type de pH-mètre est qu'il s'agit d'un équipement délicat et, en plus d'un étalonnage initial qui doit être effectué par un instrumentiste ou connaisseur de l'équipement, il devra également être nettoyé régulièrement pour éviter que les électrodes ne accumuler du matériel sur ces.
Les indicateurs liquides changent de couleur en raison de l'action de la protonation ou de la déprotonation dans leur structure (en fonction de la nature basique ou acide de l'indicateur), qui est basée sur l'équilibre de la réaction, comme suit: HIn + HdeuxO ↔ H3OU ALORS+ + Dans-
Autrement dit, une fois que l'indicateur a été ajouté à la solution, si l'équilibre de ce milieu commence à tendre dans la direction opposée en raison d'une augmentation ou d'une diminution de l'ion hydronium (encore une fois, selon la nature de l'indicateur), il va changer de couleur jusqu'à finalement rester d'une nouvelle couleur invariable.
Les papiers indicateurs, en particulier le papier tournesol, doivent entrer en contact avec la solution à analyser discrètement afin de pouvoir mesurer avec précision.
Autrement dit, dans une solution liquide, il ne doit pas y être complètement introduit, mais doit en être égoutté ou toucher brièvement un échantillon de la substance..
Dans le cas d'une solution gazeuse, le gaz doit passer sur la surface du papier pour lui permettre d'entrer en contact et de changer de couleur..
Comme indiqué précédemment, les pH-mètres fonctionnent en fonction de la différence électrique de potentiel entre une électrode de pH et une électrode de référence..
Le pH-mètre mesure la tension qui existe entre deux électrodes dans une solution et affiche le résultat converti en une valeur de pH correspondante..
L'équipement lui-même se compose d'une paire d'électrodes - dont l'une est métallique et insensible au pH de la solution - et d'un simple amplificateur électronique. Pour son étalonnage, l'équipement est étalonné avec des solutions de pH connu.
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