L'eau : pH, acidité et dilution d'une solution
Étudier les propriétés acido-basiques d'une eau (eau de boisson, eaux usées, produits ménagers). Préparer une solution diluée et la caractériser à l'aide d'un indicateur coloré. Module MG1 — capacité C1.1, thème « Eau » du référentiel Bac Pro 2024.
- →Définir le pH d'une solution aqueuse et le situer sur l'échelle 0–14
- →Distinguer une solution acide, neutre, basique à partir du pH
- →Mesurer le pH avec un papier indicateur ou un pH-mètre
- →Connaître la relation entre concentration en H₃O⁺ et pH (cas simple)
- →Préparer une solution diluée et calculer la concentration finale
- →Mobiliser ces savoirs dans un contexte sanitaire et social (eau du robinet, hygiène)
01L'eau dans la vie quotidienne et professionnelle
L'eau est présente partout dans le secteur des services aux personnes : eau de boisson, eau de toilette, soins, entretien des locaux, restauration. Sa qualitépotabilité, propreté chimique. Réponse : qualité est un enjeu sanitaire majeur. Une des caractéristiques essentielles d'une eau est son pHpotentiel hydrogène. Réponse : pH.
L'eau de boisson en France doit avoir un pH compris entre 6,5 et 9norme sanitaire. Réponse : 6,5 et 9 (arrêté du 11 janvier 2007 sur la qualité des eaux destinées à la consommation humaine).
02Mesurer l'acidité : le pH
pH d'une solution aqueuse.Le pH (potentiel hydrogèneRéponse : hydrogène) est un nombre sans unité, compris entre 0Réponse : 0 et 14Réponse : 14, qui caractérise l'acidité d'une solution aqueuse.
Une solution est acide si pH < 7Réponse : < 7, neutre si pH = 7Réponse : = 7, basique si pH > 7Réponse : > 7.
| Liquide | pH approximatif | Caractère |
|---|---|---|
| Jus de citron | ≈ 2 | acideRéponse : acide |
| Vinaigre | ≈ 3 | acide |
| Eau pure | 7,0 | neutreRéponse : neutre |
| Eau du robinet | 6,5 – 8 | neutre à légèrement basique |
| Bicarbonate de soude | ≈ 9 | basiqueRéponse : basique |
| Eau de Javel | ≈ 12 | basique (corrosif) |
- 1Avec papier pH : déposer une goutte sur le papier, comparer la couleur à l'échelle. Précision ~ 1à l'unité près. Réponse : 1 unité.
- 2Avec pH-mètre : étalonner avec deux solutions tampons (4 et 7), rincer, plonger l'électrode, attendre la stabilisation. Précision ~ 0,1 unité.
- 3Toujours rincer la verrerie à l'eau distilléedéminéralisée. Réponse : distillée entre chaque mesure.
03Concentration et dilution
Concentration molaire.La concentration molaire d'une espèce dissoute est le rapport (en mol/L), où n est la quantité de matière en mol et V le volume de la solution en litresRéponse : litres.
Diluer une solution, c'est lui ajouter du solvantgénéralement de l'eau. Réponse : solvant. La quantité de matière de soluté est conservéeRéponse : conservée : .
On prélève V₀ = 10 mL d'une solution à c₀ = 0,1 mol/L et on complète avec de l'eau jusqu'à V_f = 100 mL. La concentration finale est 0,01 mol/L0,1 × 10 ÷ 100. Réponse : 0,01 mol/L : la solution est 10facteur de dilution. Réponse : 10 fois moins concentrée.
Régler la concentration initiale, le volume prélevé et le volume d'eau ajouté. Observer la couleur de l'indicateur universel et le pH résultant. Vérifier la cohérence avec la formule c₀·V₀ = cf·Vf.
04Application au domaine professionnel SAPAT
Dans les structures d'accueil (EHPAD, crèche, école), le contrôle de la qualité de l'eau est réglementéRéponse : réglementé. Le pH des produits d'entretien doit être adapté : un produit trop acide ou trop basiqueRéponse : basique peut endommager surfaces et tissus, ou présenter un risque pour les usagers.
Précautions : porter des EPI (gants, lunettes), ne jamais mélanger eau de Javel et acide (dégagement de Cl₂ toxique). Lire la fiche de données de sécurité (FDS).
Exercices
Exercice 1— Lire un pH et conclureOuvrir
Lors d'une mesure dans une cuisine collective, un pH-mètre indique 6,8 pour l'eau du robinet et 11,3 pour une solution de produit dégraissant. Caractériser chaque solution (acide / neutre / basique) et indiquer si l'eau du robinet est conforme à la norme sanitaire (6,5 ≤ pH ≤ 9).
✓ Correction
Eau du robinet : pH = 6,8 → solution légèrement acide mais conforme (6,5 ≤ 6,8 ≤ 9). Dégraissant : pH = 11,3 → solution basique (corrosive, port des EPI obligatoire).
Exercice 2— Préparer une solution désinfectante diluéeOuvrir
On souhaite préparer 500 mL d'une solution de Javel diluée à 0,02 mol/L à partir d'une solution mère à 0,5 mol/L. Quel volume de solution mère faut-il prélever ?
💡 Indice
Utiliser c₀·V₀ = cf·Vf et isoler V₀.
✓ Correction
V₀ = (cf · Vf) / c₀ = (0,02 × 500) ÷ 0,5 = 20 mL. On prélève 20 mL de Javel à 0,5 mol/L et on complète à 500 mL avec de l'eau distillée.
Exercice 3— Bain de bouche dilué (étude de cas)Ouvrir
Une notice indique : « Verser un bouchon (15 mL) dans un verre (150 mL) d'eau ». Le bain de bouche concentré a un pH de 4,2 (donc une concentration en H₃O⁺ équivalente à environ 6,3·10⁻⁵ mol/L).
1) Calculer le facteur de dilution. 2) Estimer la concentration en H₃O⁺ du bain de bouche dilué (en supposant la dilution simple). 3) Estimer le pH final, en utilisant pH ≈ −log(c).
💡 Indice
Facteur de dilution = Vf / V₀. La concentration en H₃O⁺ est divisée par ce facteur. Pour le pH, log(10·c) = log(10) + log(c) = 1 + log(c), donc une dilution par 10 augmente le pH de 1.
✓ Correction
1) Vf = 165 mL, V₀ = 15 mL → facteur = 11. 2) cf ≈ 6,3·10⁻⁵ ÷ 11 ≈ 5,7·10⁻⁶ mol/L. 3) pH ≈ −log(5,7·10⁻⁶) ≈ 5,2. Le bain de bouche dilué reste légèrement acide mais son acidité est réduite (~ 1 unité de pH).