valeur pH, pH(lat. pondus hydrogénien- « poids d'hydrogène », prononcé "peh") est une mesure de l'activité (dans des solutions très diluées équivalentes à la concentration) des ions hydrogène dans une solution, qui exprime quantitativement son acidité. Égal en grandeur et de signe opposé au logarithme décimal de l'activité des ions hydrogène, qui est exprimé en moles par litre :
Historique de la valeur du pH.
Concept valeur pH introduit par le chimiste danois Sørensen en 1909. L'indicateur s'appelle pH (d'après les premières lettres des mots latins potentiel d'hydrogène- la force de l'hydrogène, ou bassin d'hydrogène- poids d'hydrogène). En chimie par combinaison pX désigne généralement une quantité égale à journal X, et la lettre H dans ce cas, désigne la concentration en ions hydrogène ( H+), ou plutôt l’activité thermodynamique des ions hydronium.
Équations reliant le pH et le pOH.
Afficher la valeur du pH.
Dans l'eau pure à 25 °C, la concentration en ions hydrogène ([ H+]) et les ions hydroxyde ([ OH− ]) s'avèrent identiques et égaux à 10 −7 mol/l, cela découle clairement de la définition du produit ionique de l'eau, égal à [ H+] · [ OH− ] et est égal à 10 −14 mol²/l² (à 25 °C).
Si les concentrations de deux types d’ions dans une solution sont les mêmes, alors la solution est dite avoir une réaction neutre. Lorsqu'un acide est ajouté à l'eau, la concentration en ions hydrogène augmente et la concentration en ions hydroxyde diminue ; lorsqu'une base est ajoutée, au contraire, la teneur en ions hydroxyde augmente et la concentration en ions hydrogène diminue. Quand [ H+] > [OH− ] on dit que la solution s'avère acide, et quand [ OH − ] > [H+] - alcalin.
Pour faciliter l'imagination, pour se débarrasser de l'exposant négatif, au lieu des concentrations d'ions hydrogène, utilisez leur logarithme décimal, qui est pris avec le signe opposé, qui est l'exposant hydrogène - pH.
Un indicateur de la basicité d'une solution pOH.
L'inverse est légèrement moins populaire pH taille - indice de basicité de la solution, pOH, qui est égal au logarithme décimal (négatif) de la concentration d'ions dans la solution OH − :
comme dans toute solution aqueuse à 25 °C, ce qui signifie à cette température :
Valeurs de pH dans des solutions d'acidité variable.
- Contrairement à la croyance populaire, pH peut varier au-delà de la plage 0 - 14, et peut également dépasser ces limites. Par exemple, à une concentration d’ions hydrogène [ H+] = 10 −15 mol/l, pH= 15, à une concentration en ions hydroxyde de 10 mol/l pOH = −1 .
Parce que à 25 °C (conditions standards) [ H+] [OH − ] = 10 −14 , alors il est clair qu'à une telle température pH + pHOH = 14.
Parce que dans des solutions acides [ H+] > 10 −7 , ce qui signifie que pour les solutions acides pH < 7, соответственно, у щелочных растворов pH > 7 , pH les solutions neutres sont égales à 7. À des températures plus élevées, la constante de dissociation électrolytique de l'eau augmente, ce qui signifie que le produit ionique de l'eau augmente, elle sera alors neutre pH= 7 (ce qui correspond à des concentrations simultanément augmentées comme H+, donc OH−); à température décroissante, au contraire, neutre pH augmente.
Méthodes de détermination de la valeur du pH.
Il existe plusieurs méthodes pour déterminer la valeur pH solutions. L'indice d'hydrogène est estimé approximativement à l'aide d'indicateurs mesurés avec précision à l'aide de ; pH-mètre ou déterminé analytiquement en effectuant un titrage acido-basique.
- Pour une estimation approximative de la concentration en ions hydrogène, il est souvent utilisé indicateurs acido-basiques- des substances colorantes organiques dont la couleur dépend de pH environnement. Les indicateurs les plus populaires : tournesol, phénolphtaléine, méthylorange (méthylorange), etc. Les indicateurs peuvent se présenter sous deux formes de couleurs différentes - soit acide, soit basique. La couleur de tous les indicateurs change dans sa propre plage d'acidité, souvent de 1 à 2 unités.
- Pour augmenter l'intervalle de mesure de travail pH appliquer indicateur universel, qui est un mélange de plusieurs indicateurs. L'indicateur universel change de couleur séquentiellement du rouge au jaune, vert, bleu au violet lors du passage d'une région acide à une région alcaline. Définitions pH l'utilisation de la méthode des indicateurs est difficile pour les solutions troubles ou colorées.
- Utilisation d'un appareil spécial - pH-meter - permet de mesurer pH sur une plage plus large et avec plus de précision (jusqu'à 0,01 unité pH) plutôt que d’utiliser des indicateurs. Méthode de détermination ionométrique pH est basé sur la mesure de la force électromotrice d'un circuit galvanique avec un millivoltmètre-ionomètre, qui comprend une électrode de verre dont le potentiel dépend de la concentration ionique H+ dans la solution environnante. La méthode est très précise et pratique, en particulier après avoir calibré l'électrode indicatrice dans la plage sélectionnée. pH, ce qui permet de mesurer pH solutions opaques et colorées et est donc souvent utilisé.
- Méthode analytique volumétrique — titrage acido-basique— donne également des résultats précis pour déterminer l'acidité des solutions. Une solution de concentration connue (titrant) est ajoutée goutte à goutte à la solution testée. Lorsqu’ils sont mélangés, une réaction chimique se produit. Le point d'équivalence - le moment où il y a exactement suffisamment de titrant pour terminer la réaction - est enregistré à l'aide d'un indicateur. Après cela, si la concentration et le volume de la solution titrée ajoutée sont connus, l'acidité de la solution est déterminée.
- pH:
0,001 mole/L HClà 20 °C a pH=3, à 30 °C pH=3,
0,001 mole/L NaOHà 20 °C a pH=11,73, à 30 °C pH=10,83,
Effet de la température sur les valeurs pH s'explique par une dissociation différente des ions hydrogène (H +) et ne constitue pas une erreur expérimentale. L'effet de la température ne peut pas être compensé électroniquement pH-mètre.
Le rôle du pH en chimie et en biologie.
L'acidité de l'environnement est importante pour la plupart des processus chimiques, et la possibilité d'apparition ou le résultat d'une réaction particulière dépend souvent de pH environnement. Pour conserver une certaine valeur pH dans le système réactionnel, lors de recherches en laboratoire ou en production, des solutions tampons sont utilisées qui permettent de maintenir une valeur presque constante pH lorsqu'il est dilué ou lorsque de petites quantités d'acide ou d'alcali sont ajoutées à la solution.
valeur pH pH souvent utilisé pour caractériser les propriétés acido-basiques de divers milieux biologiques.
Pour les réactions biochimiques, l'acidité du milieu réactionnel présent dans les systèmes vivants est d'une grande importance. La concentration d'ions hydrogène dans une solution affecte souvent les propriétés physicochimiques et l'activité biologique des protéines et des acides nucléiques. Par conséquent, pour le fonctionnement normal de l'organisme, le maintien de l'homéostasie acido-basique est une tâche d'une importance exceptionnelle. Maintien dynamique de l'optimum pH les fluides biologiques sont obtenus sous l’influence des systèmes tampons du corps.
Dans le corps humain, la valeur du pH est différente selon les organes.
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Quelques significations pH. |
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Substance |
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Électrolyte dans les batteries au plomb |
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Suc gastrique |
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Jus de citron (solution d'acide citrique à 5 %) |
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Vinaigre alimentaire |
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Coca Cola |
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Jus de pomme |
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Peau saine |
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Pluie acide |
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Eau potable |
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Eau pure à 25 °C |
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eau de mer |
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Savon (gras) pour les mains |
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Ammoniac |
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Eau de Javel (eau de Javel) |
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Solutions alcalines concentrées |
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Les articles de cette section peuvent être téléchargés au format Word (texte et images) et au format Excel (texte, images, fragments de travail des calculs)
Cependant, si vous n'aimez toujours pas utiliser les images abordées dans la leçon précédente, vous pouvez proposer des programmes courts qui fonctionnent dans la plage NaCl = 0--500 μg/kg et t = 10--50 oC avec une erreur d'extrapolation. pouvant atteindre 2 μg/kg convertis en sodium, ce qui est bien inférieur à l'erreur de mesure elle-même. Vous retrouverez ces programmes dans le fichier Fragment.xls, ils ont la forme tabulaire suivante :
NaCl au contact de l'air :
Si la teneur en dioxyde de carbone de l'air ambiant est supérieure à celle calculée, la concentration de NaCl calculée à partir de ces fragments sera surestimée.
Parlons maintenant de la qualité de nos données. Conservez toujours vos informations originales. Si vous avez enregistré les lectures de l'appareil - conductivité électrique ou pH - notez la température de la solution mesurée. Pour le pH, indiquez si le compensateur de température a été allumé pendant la mesure et consultez généralement les instructions de l'appareil pour voir ce qu'il fait lorsque la température de l'échantillon s'écarte de la température standard. Lorsque vous déterminez le pH, la conductivité ou l'alcalinité des hydrates dans un échantillon, en particulier dans un échantillon avec une teneur initiale élevée en dioxyde de carbone, gardez à l'esprit que votre échantillon n'est plus le même qu'au moment où il a été collecté. Une quantité inconnue de dioxyde de carbone est déjà passée de l'échantillon dans l'air ou vice versa.
Ils ont appelé un jour de Vinnitsa et ont demandé comment ajuster le pH en fonction de la température. Cela peut ou non être ce qui devrait être fait sur place. Dans tous les cas, enregistrez le pH et la température initiaux de l’échantillon et prévoyez une colonne séparée pour la valeur du pH ajustée.
Maintenant, comment ajuster le pH. Je crains que même une centaine de sages ne répondent pas à cette question « simple » en termes généraux. Par exemple, voici à quoi ressemble la dépendance du pH sur la température pour une eau absolument pure.
Le même, mais au contact de l'air :
Mais la correction du pH en température pour ces deux graphiques s’est avérée être la même :
La transition du pHt mesuré au pH à t=25 °C pour ces graphiques peut être effectuée à l'aide de la formule :
Une approche plus rigoureuse consisterait à prendre non pas 1 et 3 mg/l de dioxyde de carbone libre, mais 1 et 3 mg/l de dioxyde de carbone total (non dissocié et dissocié). Si vous le souhaitez, vous trouverez ce fragment sur la Feuille4, mais les résultats pour ce fragment ne différeront pas significativement de ceux présentés sur cette Feuille.
Il convient de noter que les fragments pour le dioxyde de carbone sont donnés pour des eaux où, outre le dioxyde de carbone, il n'y a ni alcalis ni acides et, en particulier, pas d'ammoniac. Cela ne se produit que dans certaines centrales thermiques équipées de chaudières moyenne pression.
Objectifs de l'étude du sujet :
- résultats des matières : étudier les notions de « dissociation électrolytique », « degré de dissociation électrolytique », « électrolyte », développer les connaissances sur l'indice d'hydrogène, développer des compétences de travail avec des substances basées sur le respect des règles de sécurité ;
- résultats méta-sujets : développer les compétences de conduite d'expérimentations à l'aide de matériel numérique (obtention de données expérimentales), de traitement et de présentation des résultats obtenus ;
- résultats personnels : développer des compétences dans la conduite de recherches pédagogiques basées sur la mise en place d'une expérimentation en laboratoire.
La faisabilité d’utiliser le projet « pH et température »
1. Les travaux sur le projet contribuent à susciter l'intérêt pour l'étude du sujet théorique « Théorie de la dissociation électrolytique », difficile à cet âge (13-14 ans). Dans ce cas, lors de la détermination du pH, les élèves établissent la relation entre le degré de dissociation acide et la température de la solution. Le travail avec une solution de soude est de nature propédeutique en 8e et permet de revenir sur les résultats du projet en 9e (activités périscolaires), 11e (cours général) lors de l'étude de l'hydrolyse des sels.
2. Disponibilité de réactifs (acide citrique, bicarbonate de soude) et de matériel (en l'absence de capteurs de pH numériques, vous pouvez utiliser du papier indicateur) pour la recherche.
3. La fiabilité de la méthodologie expérimentale garantit le bon déroulement des travaux, garanti contre les perturbations et les échecs méthodologiques.
4. Sécurité de l'expérience.
Section instrumentale
Équipement:
1) capteur de pH numérique ou pH-mètre de laboratoire, papiers de tournesol ou autre indicateur d'acidité ;
2) thermomètre à alcool (de 0 à 50 0С) ou capteur de température numérique ;
3) acide citrique (1 cuillère à café) ;
4) bicarbonate de soude (1 cuillère à café) ;
5) eau distillée (300 ml) ;
6) un récipient pour un bain-marie (casserole ou bol en aluminium ou en émail), les solutions peuvent être refroidies avec un jet d'eau froide ou de neige, et chauffées avec de l'eau chaude ;
7) béchers avec couvercle rodé d'une capacité de 50-100 ml (3 pcs.).
Leçon n°1. Énoncé du problème
Plan de cours :
1. Discussion des concepts « dissociation électrolytique », « degré de dissociation électrolytique », « électrolyte ».
2. Énoncé du problème. Planification d'une expérience instrumentale.
Contenu de l'activité
Activités des enseignants
1. Organise une discussion sur les concepts « dissociation électrolytique », « degré de dissociation électrolytique », « électrolyte ». Questions :
- Quels sont les types d'électrolytes ?
- Quel est le degré de dissociation électrolytique ?
- Quelle est la forme d'écriture de l'équation de dissociation pour les électrolytes forts (en utilisant l'exemple de l'acide sulfurique, le sulfate d'aluminium) et faibles (en utilisant l'exemple de l'acide acétique) ?
- Comment la concentration de la solution affecte-t-elle le degré de dissociation ?
La réponse peut être discutée en utilisant l’exemple de solutions diluées et concentrées d’acide acétique. S'il est possible de déterminer la conductivité électrique, il est possible de démontrer la conductivité électrique différente de l'essence de vinaigre et du vinaigre de table.
Percevoir de nouvelles informations sur le sujet Développement d'idées sur le degré de dissociation qui se sont formés dans les cours de chimie Cognitif
Évaluer l’intégralité de la compréhension du sujet Capacité à analyser la compréhension du problème Réglementation
Activités des enseignants
2. Organise la planification et la préparation de l'expérience instrumentale :
- familiarisation avec les informations du projet « pH et température » ;
- discussion de l'objectif du projet, de l'hypothèse ;
- organisation de groupes de travail (trois groupes) ;
- préparation du matériel
Actions réalisées Méthodes d'activité formées Activités étudiantes
Percevoir des informations sur les règles de sécurité lors du travail avec des acides (acide citrique) Développement du concept de la nécessité de respecter les règles de sécurité Cognitif
Clarifier ce qui reste flou Capacité à formuler une question sur un sujet Communicatif
Évaluer l'intégralité de la compréhension de la méthodologie de travail sur le projet Capacité à analyser la compréhension de la problématique Réglementaire
Leçon n°2. Réaliser une expérience
Plan de cours :
1. Préparation au fonctionnement des capteurs numériques de pH et de température.
2. Réaliser une étude de la dépendance du pH à la température :
Groupe 1 : mesure du pH d'une solution d'acide citrique à 10 0C, 25 0C, 40 0C ;
Groupe 2 : mesure du pH d'une solution de bicarbonate de soude à 10 0C, 25 0C, 40 0C ;
Groupe 3 : mesure du pH de l'eau distillée à 10 0C, 25 0C, 40 0C.
3. Analyse primaire des résultats obtenus. Remplir les questionnaires du projet GlobalLab.
Activités des enseignants
1. Organise des lieux de travail pour chaque groupe d'étudiants :
- explique comment refroidir les solutions, puis les chauffer progressivement et prendre des mesures de température et de pH ;
- répond aux questions des étudiants
Actions réalisées Méthodes d'activité formées Activités étudiantes
Percevoir des informations en fonction des modes opératoires Développement d'idées sur le fonctionnement des capteurs numériques Cognitif
Clarifier ce qui reste flou Capacité à formuler une question sur un sujet Communicatif
Évaluer l'exhaustivité de la compréhension des travaux sur le projet Capacité à analyser la compréhension de la problématique Réglementaire
Activités des enseignants
2. Organise le travail des étudiants en groupes. L'enseignant suit l'avancement des travaux en groupe, répond aux éventuelles questions des élèves, surveille la réalisation du tableau des résultats de la recherche au tableau
Actions réalisées Méthodes d'activité formées Activités étudiantes
1. Connectez les capteurs numériques au PC.
2. Préparez les solutions :
1er groupe - acide citrique ;
2ème groupe - bicarbonate de soude ;
3ème groupe - eau distillée.
3. Refroidissez les solutions et mesurez le pH à 10 0C.
4. Les solutions sont chauffées progressivement et le pH est mesuré à 25 0C et 40 0C.
5. Les résultats des mesures sont inscrits dans un tableau général, qui est dessiné au tableau (pratique pour la discussion) Formation de compétences dans la conduite de recherches instrumentales Cognitif
Travail en groupe Coopération éducative en groupe Communicatif
Ils travaillent sur une problématique commune, évaluant le rythme et l'exhaustivité du travail effectué. La capacité d'analyser leurs actions et de les corriger sur la base du travail commun de toute la classe Réglementaire.
Activités des enseignants
3. Organise l'analyse primaire des résultats de la recherche. Organise le travail des étudiants pour remplir les questionnaires du projet GlobalLab « pH et température »
Actions réalisées Méthodes d'activité formées Activités étudiantes
Se familiariser avec les résultats des travaux d'autres groupes Formation d'idées sur la dépendance du pH à la température Cognitif
Posez des questions aux représentants d'autres groupes. Coopération éducative avec des camarades de classe. Développement du discours oral communicatif
Analyser les résultats de leurs travaux, remplir le questionnaire du projet. Capacité à analyser leurs actions et à présenter les résultats de leurs travaux. Réglementaire
Leçon n°3. Analyse et présentation des résultats obtenus
Contenu de l'activité
1. Présentation des résultats : performances des étudiants.
2. Discussion des conclusions significatives pour les participants aux projets utilisant des capteurs de pH numériques.
Activités des enseignants
1. Organise des spectacles d'étudiants. Prend en charge les haut-parleurs. Fait une conclusion sur les travaux sur le projet, remercie tous les participants
Actions réalisées Méthodes d'activité formées Activités étudiantes
Présenter les résultats de leurs activités, écouter les discours de leurs camarades de classe Formation d'idées sur la forme de présentation des résultats du projet Cognitif
Participez à la discussion des discours Coopération éducative avec vos camarades de classe. Développement du discours oral communicatif
Analyser les résultats de leur travail, commenter les déclarations de leurs camarades de classe Capacité à analyser les résultats de leurs activités et le travail d'autres personnes Réglementaire
Activités des enseignants
2. Organise une discussion sur la question présentée dans le projet « Comment se comportera le pH d'une solution si elle est refroidie ou chauffée ? Pourquoi les scientifiques tentent-ils de mesurer le pH à la même température et quelle conclusion les participants au projet GlobalLab devraient-ils en tirer ?
Organise une discussion des résultats confirmant ou réfutant l'hypothèse du projet « Lorsque la température des solutions change, la constante de dissociation des acides et alcalis dissous et, par conséquent, la valeur du pH change »
Actions réalisées Méthodes d'activité formées Activités étudiantes
Discuter de la relation entre le pH de la solution et la température. Développement d'idées sur le degré de dissociation électrolytique. Cognitif
Exprimez leurs réflexions sur l'hypothèse du projet et formulez une conclusion. Apprentissage de la collaboration avec les camarades de classe. Développement du discours oral communicatif
Évaluer l'hypothèse du projet en fonction des résultats obtenus Capacité à évaluer l'hypothèse en fonction des résultats déjà obtenus et à formuler une conclusion Réglementaire
valeur pH (facteur pH) est une mesure de l'activité des ions hydrogène dans une solution, exprimant quantitativement son acidité. Lorsque le pH n’est pas à un niveau optimal, les plantes commencent à perdre la capacité d’absorber certains des éléments dont elles ont besoin pour une croissance saine. Toutes les plantes ont un pH spécifique qui leur permet d'obtenir des résultats optimaux lors de leur croissance. La plupart des plantes préfèrent un environnement de croissance légèrement acide (entre 5,5 et 6,5).
Indice d'hydrogène dans les formules
Dans les solutions très diluées, le pH est équivalent à la concentration en ions hydrogène. Égal en grandeur et de signe opposé au logarithme décimal de l'activité des ions hydrogène, exprimé en moles par litre :
pH = -lg
Dans des conditions standards, la valeur du pH varie de 0 à 14. Dans l'eau pure, à pH neutre, la concentration de H + est égale à la concentration de OH - et est de 1,10 -7 mole par litre. La valeur maximale possible du pH est définie comme la somme du pH et du pOH et est égale à 14.
Contrairement à la croyance populaire, le pH peut varier non seulement entre 0 et 14, mais peut également dépasser ces limites. Par exemple, à une concentration en ions hydrogène = 10 −15 mol/l, pH = 15, à une concentration en ions hydroxyde de 10 mol/l pOH = −1.
Il est important de comprendre ! L'échelle de pH est logarithmique, ce qui signifie que chaque changement d'unité équivaut à un changement dix fois supérieur de la concentration en ions hydrogène. En d’autres termes, une solution de pH 6 est dix fois plus acide qu’une solution de pH 7, et une solution de pH 5 sera dix fois plus acide qu’une solution de pH 6 et cent fois plus acide qu’une solution de pH. 7. Cela signifie que lorsque vous ajustez le pH de votre solution nutritive et que vous devez modifier le pH de deux points (par exemple de 7,5 à 5,5), vous devez utiliser dix fois plus d'ajusteur de pH que si vous ne modifiiez le pH que de 2 points. un point (de 7,5 à 6,5 ).
Méthodes de détermination de la valeur du pH
Plusieurs méthodes sont largement utilisées pour déterminer la valeur du pH des solutions. La valeur du pH peut être estimée approximativement à l'aide d'indicateurs, mesurée avec précision avec un pH-mètre ou déterminée analytiquement en effectuant un titrage acido-basique.
Indicateurs acido-basiques
Pour estimer approximativement la concentration en ions hydrogène, des indicateurs acido-basiques sont largement utilisés - des substances colorantes organiques dont la couleur dépend du pH du milieu. Les indicateurs les plus connus comprennent le tournesol, la phénolphtaléine, le méthylorange (méthylorange) et autres. Les indicateurs peuvent exister sous deux formes de couleurs différentes : acide ou basique. Le changement de couleur de chaque indicateur se produit dans sa propre plage d'acidité, généralement de 1 à 2 unités.
Indicateur universel
Pour élargir la plage de travail des mesures de pH, un indicateur dit universel est utilisé, qui est un mélange de plusieurs indicateurs. L'indicateur universel change séquentiellement de couleur du rouge au jaune, vert, bleu au violet lorsqu'il passe de la région acide à la région basique.
Les solutions de tels mélanges - "indicateurs universels" - sont généralement imprégnées de bandes de "papier indicateur", à l'aide desquelles vous pouvez rapidement (avec une précision de l'unité de pH, voire du dixième de pH) déterminer l'acidité des solutions aqueuses. à l'étude. Pour une détermination plus précise, la couleur du papier indicateur obtenu lors de l'application d'une goutte de solution est immédiatement comparée à l'échelle de couleurs de référence dont l'aspect est présenté dans les images.
La détermination du pH par la méthode de l'indicateur est difficile pour les solutions troubles ou colorées.
Étant donné que les valeurs de pH optimales pour les solutions nutritives en culture hydroponique ont une plage très étroite (généralement de 5,5 à 6,5), j'utilise également d'autres combinaisons d'indicateurs. Par exemple, le nôtre a une plage de travail et une échelle de 4,0 à 8,0, ce qui rend un tel test plus précis par rapport au papier indicateur universel.
pH-mètre
L'utilisation d'un appareil spécial - un pH-mètre - vous permet de mesurer le pH dans une plage plus large et avec plus de précision (jusqu'à 0,01 unité pH) qu'en utilisant des indicateurs universels. La méthode est pratique et très précise, en particulier après avoir calibré l’électrode indicatrice dans une plage de pH sélectionnée. Permet de mesurer le pH des solutions opaques et colorées et est donc largement utilisé.
Méthode analytique volumétrique
La méthode analytique volumétrique - titrage acido-basique - fournit également des résultats précis pour déterminer l'acidité des solutions. Une solution de concentration connue (titrant) est ajoutée goutte à goutte à la solution d’essai. Lorsqu’ils sont mélangés, une réaction chimique se produit. Le point d'équivalence - le moment où il y a exactement suffisamment de titrant pour terminer complètement la réaction - est enregistré à l'aide d'un indicateur. Ensuite, connaissant la concentration et le volume de la solution titrée ajoutée, l'acidité de la solution est calculée.
Effet de la température sur les valeurs de pH
La valeur du pH peut varier dans une large plage en fonction des changements de température. Ainsi, une solution 0,001 molaire de NaOH à 20°C a un pH=11,73 et à 30°C un pH=10,83. L'effet de la température sur les valeurs de pH s'explique par une dissociation différente des ions hydrogène (H +) et ne constitue pas une erreur expérimentale. L'effet de la température ne peut pas être compensé par l'électronique du pH-mètre.
Ajustement du pH de la solution nutritive
Acidification de la solution nutritive
La solution nutritive doit généralement être acidifiée. L'absorption des ions par les plantes provoque une alcalinisation progressive de la solution. Toute solution ayant un pH de 7 ou plus devra le plus souvent être ajustée à son pH optimal. Divers acides peuvent être utilisés pour acidifier la solution nutritive. Les plus couramment utilisés sont l'acide sulfurique ou phosphorique. Une meilleure solution pour les solutions hydroponiques sont les additifs tampons tels que et. Ces produits amènent non seulement les valeurs de pH à des niveaux optimaux, mais stabilisent également les valeurs pendant une longue période.
Lors de l'ajustement du pH avec des acides et des alcalis, des gants en caoutchouc doivent être portés pour éviter de provoquer des brûlures cutanées. Un chimiste expérimenté manipule habilement l'acide sulfurique concentré ; il l'ajoute goutte à goutte à l'eau. Mais pour les hydroponistes débutants, il vaut peut-être mieux s'adresser à un chimiste expérimenté et lui demander de préparer une solution à 25 % d'acide sulfurique. Tout en ajoutant de l'acide, la solution est agitée et son pH est déterminé. Une fois que vous connaissez la quantité approximative d’acide sulfurique, vous pouvez l’ajouter à partir d’une éprouvette graduée.
L'acide sulfurique doit être ajouté par petites portions afin de ne pas trop acidifier la solution, qui devra ensuite être à nouveau alcalinisée. Pour un travailleur inexpérimenté, l’acidification et l’alcalinisation peuvent se poursuivre indéfiniment. En plus de faire perdre du temps et des réactifs, une telle régulation déséquilibre la solution nutritive en raison de l’accumulation d’ions inutiles pour les plantes.
Alcaliniser la solution nutritive
Les solutions trop acides sont alcalinisées avec de la soude (hydroxyde de sodium). Comme son nom l’indique, c’est une substance caustique, il faut donc utiliser des gants en caoutchouc. Il est recommandé d'acheter de l'hydroxyde de sodium sous forme de pilule. Dans les magasins de produits chimiques ménagers, l'hydroxyde de sodium peut être acheté comme nettoyant pour canalisations, tel que "Mole". Dissoudre un comprimé dans 0,5 litre d'eau et ajouter progressivement la solution alcaline à la solution nutritive en remuant constamment, en vérifiant souvent son pH. Aucun calcul mathématique ne peut déterminer la quantité d'acide ou d'alcali qui doit être ajoutée dans un cas donné.
Si vous souhaitez faire pousser plusieurs cultures dans un seul plateau, vous devez les sélectionner de manière à ce que non seulement leur pH optimal coïncide, mais également leurs besoins en autres facteurs de croissance. Par exemple, les jonquilles jaunes et les chrysanthèmes nécessitent un pH de 6,8 mais des niveaux d’humidité différents, ils ne peuvent donc pas être cultivés dans le même bac. Si vous donnez aux jonquilles la même quantité d’humidité qu’aux chrysanthèmes, les bulbes de jonquilles pourriront. Lors d'expériences, la rhubarbe a atteint son développement maximum à un pH de 6,5, mais elle a pu croître même à un pH de 3,5. L'avoine, qui préfère un pH d'environ 6, produit de bons rendements à un pH de 4 si la dose d'azote dans la solution nutritive est fortement augmentée. Les pommes de terre poussent dans une plage de pH assez large, mais elles poussent mieux à un pH de 5,5. En dessous de ce pH, on obtient également des rendements élevés en tubercules, mais ils prennent un goût aigre. Pour obtenir des rendements maximaux de haute qualité, le pH des solutions nutritives doit être ajusté avec précision.
Avant la première utilisation, les électrodes doivent être étalonnées. Il existe à cet effet des solutions d'étalonnage spéciales tamponnées à certaines valeurs de pH. Le tampon fonctionne de telle manière que la pénétration d'une petite quantité d'eau lorsque l'électrode est immergée n'interfère pas avec l'étalonnage. Le but de l'étalonnage est d'ajuster l'erreur d'électrode associée à la fabrication et à l'utilisation à certaines valeurs. Dans ce cas, deux erreurs doivent être prises en compte : l'écart du point zéro et la « pente » de l'erreur.
Les deux erreurs conduisent à une erreur de mesure totale. Par conséquent, deux points doivent être calibrés afin que les deux erreurs de mesure puissent être corrigées.
Erreur de point zéro. La figure ci-dessus montre la courbe de mesure et la courbe de référence. Dans cet exemple, la courbe de mesure s'écarte nettement de la courbe de référence à pH 7, soit au point neutre, nous détectons une erreur évidente du point zéro qui doit être éliminée. Les électrodes sont d'abord introduites dans la solution d'étalonnage pH 7. Il est important qu'au minimum la membrane de verre et le diaphragme soient immergés dans la solution. Dans notre exemple, la valeur mesurée se situe au-dessus de la valeur requise et s'écarte donc de la valeur nominale. Le potentiomètre à résistance variable ajuste la valeur mesurée à la valeur correcte. Dans ce cas, toute la courbe de mesure est décalée en parallèle de l'erreur du point zéro, de sorte qu'elle passe exactement par le point neutre. Ainsi, l'appareil de mesure est réglé sur le point zéro et est prêt à l'emploi.
Pour calibrer les électrodes de pH, il faut d'abord régler un point zéro
Erreur de pente. Après avoir calibré le point zéro, nous obtenons la situation représentée sur la figure ci-contre. Le zéro est déterminé avec précision, mais la valeur mesurée présente toujours une erreur significative, car le point de pente n'a pas encore été déterminé. On sélectionne maintenant une solution d'étalonnage dont la valeur pH diffère de 7. La plupart du temps, des solutions tampons dans la plage de pH de 4 à 9 sont utilisées. L'électrode est immergée dans une deuxième solution tampon et l'écart de pente par rapport à la valeur nominale (standard) est déterminé. à l'aide d'un potentiomètre. Et ce n'est que maintenant que la courbe de mesure coïncide avec la courbe requise ; l'appareil est calibré.
Si le point zéro est défini, la deuxième valeur relative doit être définie - pente
Effet de la température. Les modifications des valeurs de pH sont influencées par la température de l'eau. Cependant, il n'est pas clair si une compensation de température est nécessaire dans nos instruments de mesure. Le tableau ci-contre présente les valeurs du pH en fonction de la température, avec l'appareil calibré à 20°C. Il est à noter que pour les températures et les valeurs de pH qui nous intéressent, l'erreur de mesure due aux écarts de température est limitée à la deuxième décimale. Par conséquent, une telle erreur de mesure n’a aucune signification pratique pour les aquariophiles et aucune compensation de température n’est requise. Outre les écarts de nature purement mesurable basés sur différentes tensions sur les électrodes, il convient de garder à l'esprit les écarts de température des solutions étalonnées, qui sont indiqués dans le tableau ci-contre.
On voit ici que ces écarts sont relativement faibles et ne dépassent pas ± 2 %.
Écart des valeurs de pH mesurées en fonction de la température
| valeur pH | ||||||
| 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | |
| 0 °C | 3,78 | 4,85 | 5,93 | 7,00 | 8,07 | 9,15 |
| 5°C | 3,84 | 4,89 | 5,95 | 7,00 | 8,05 | 9,11 |
| 10°C | 3,89 | 4,93 | 5,96 | 7,00 | 8,04 | 9,07 |
| 15 °C | 3,95 | 4,97 | 5,98 | 7,00 | 8,02 | 9,03 |
| 20°C | 4,00 | 5,00 | 6,00 | 7,00 | 8,00 | 9,00 |
| 25 °C | 4,05 | 5,03 | 6,02 | 7,00 | 7,98 | 8,97 |
| 30°C | 4,10 | 5,07 | 6,03 | 7,00 | 7,97 | 8,93 |
| 35°C | 4,15 | 5,10 | 6,05 | 7,00 | 7,95 | 8,90 |
Dépendance de la température aux solutions tampons
| Température °C | valeur pH | % d'écart | valeur pH | % d'écart | valeur pH | % d'écart |
| 5 | 4,01 | 0,25 | 7,07 | 1,00 | 9,39 | 1,84 |
| 10 | 4,00 | 0,00 | 7,05 | 0,71 | 9,33 | 1,19 |
| 15 | 4,00 | 0,00 | 7,03 | 0,43 | 9,27 | 0,54 |
| 20 | 4,00 | 0,00 | 7,00 | 0,00 | 9,22 | 0,00 |
| 25 | 4,01 | 0,25 | 7,00 | 0,00 | 9,18 | -0,43 |
| 30 | 4,01 | 0,25 | 6,97 | -0,43 | 9,14 | -0,87 |
| 35 | 4,02 | 0,50 | 6,96 | -0,57 | 9,10 | -1,30 |
Contrôle. Pour le contrôle, il est recommandé de replonger les électrodes dans une solution tampon à pH 7 et de vérifier si les valeurs convergent. Si la valeur pH de l'électrode est conforme à celle de l'instrument de mesure, elle peut être utilisée pour mesurer des échantillons d'eau. En cas de plaintes personnelles concernant la précision, l'étalonnage doit être répété dans le délai spécifié. Une à deux semaines peuvent être suggérées à titre indicatif. Lors de l'étalonnage des électrodes de pH, vous devez également faire attention à la rapidité avec laquelle la valeur du pH sur l'instrument se rapproche de la valeur du pH dans la solution tampon.
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