Le lien le plus important entre le pH et la concentration est peut-être que le pH est par nature une mesure de la concentration d’ions hydrogène dans une solution donnée. Les composés avec des lectures de pH élevées sont basiques ou alcalines, tandis que ceux avec des lectures plus faibles sont acides. Les lectures varient entre zéro et quatorze, la moyenne, sept, étant un pH neutre. Les propriétés des acides et des bases sont déterminées à la fois par le pH et la concentration des molécules d’acide et de base dans une solution. Ainsi, les deux concepts vont nécessairement de pair. Il est difficile de parler du pH d’une solution donnée sans comprendre la concentration des éléments qu’elle contient, et connaître la répartition de la concentration de certains composés éclaire forcément son pH. Les chimistes et les chercheurs calculent généralement les deux ensemble.
Comprendre le pH en général
D’une manière générale, le pH est une mesure de la concentration d’ions hydrogène dans une solution donnée. Il a été largement suggéré que les lettres p et h signifient puissance de l’hydrogène, bien que cela ne soit pas fermement établi dans la communauté scientifique. Ce qui est établi, cependant, c’est l’importance universelle du pH; en tant que mesure, il est utilisé dans toutes sortes d’applications chimiques et mathématiques et est important pour une grande variété de processus, de la fabrication d’aliments à la création de médicaments.
Sur une échelle logarithmique
Toutes les solutions ont un pH spécifique et sont fabriquées avec un solvant, généralement de l’eau, et un soluté, qui se dissout facilement dans le solvant choisi. L’utilisation d’une échelle logarithmique pour le pH aide à garder l’échelle petite tout en conservant les informations précieuses que l’échelle de pH représente. Un lien entre le pH et la concentration des ions hydrogène est qu’ensemble, ils permettent l’utilisation d’une échelle logarithmique. Plus le pH est bas, plus les ions hydrogène sont concentrés, car le pH mesure le log négatif de la concentration en ions hydrogène, ce qui signifie que la concentration en ions 0.1 est un sur l’échelle de pH et 0.001 est trois.
Une autre façon de penser à cela est que le pH et la concentration deviennent linéairement liés par un facteur dix et que le pH change d’un facteur un lorsque la concentration en ions hydrogène change d’un facteur dix. La relation normale est dite exponentielle et cette connexion permet d’éviter les équations fastidieuses impliquant des niveaux plus élevés de mathématiques. Cela change automatiquement la relation courbe en une relation linéaire où des calculs simples s’appliquent. La ligne droite peut rendre les prédictions, les relations entre différentes concentrations et les calculs faciles à visualiser.
Similitudes de calcul
Un autre lien entre le pH et la concentration est que les deux sont calculés de la même manière. La concentration de la solution mesure la quantité d’un certain atome ou d’une molécule présente par rapport à la solution entière. Le pH est une mesure de concentration spéciale qui considère le nombre d’ions hydrogène dans une solution par rapport à tout le reste. La plupart des autres calculs de concentration n’utilisent pas l’échelle de pH. Beaucoup utilisent une unité appelée Molarité, qui est la quantité d’atomes ou de molécules disponibles par litre de solvant.
En tant que gradients de changement
Ensemble, le pH et la concentration déterminent les changements prévisibles des propriétés d’une solution acide ou basique donnée. Cela peut être démontré en chauffant à la fois un solvant dissous dans un soluté, comme de l’eau salée, et un solvant pur à ébullition. La température à laquelle une solution commence à bouillir sera différente, de sorte que les propriétés de transformation de liquide en gaz sont modifiées en augmentant la concentration de soluté. Dans la même veine, il est possible d’augmenter la température d’ébullition ou de diminuer la température de congélation d’une solution. Par exemple, ajouter une petite quantité de sel de bicarbonate à l’eau en augmentant la concentration en sel de base et en augmentant le pH.