Physique Chimie MESURE DU ph DE SOLUTIONS AQUEUSES, DILUTION (EXAO)

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1 Niveau 3 ème Dcument du prfesseur 1/10 Physique Chimie MESURE DU ph DE SOLUTIONS AQUEUSES, DILUTION (EXAO) Prgramme (BO spécial n 6 du 28 aût 2008) A. LA CHIMIE, SCIENCE DE LA TRANSFORMATION DE LA MATIERE. A Quelques tests de recnnaissance d ins Cnnaissances Capacités Cmmentaires TESTS DE RECONNAISSANCE DE QUELQUES IONS : cmment recnnaître la présence de certains ins en slutin? Frmules des ins Na +, Cl -, Cu 2+, Fe 2+ et Suivre un prtcle expérimental afin de L écriture des équatins de réactin Fe 3+. recnnaître la présence de certains ins dans crrespndant à ces tests n est pas au une slutin aqueuse. Faire un schéma. prgramme. Les tests ne snt pas à mémriser. Dmaines d acidité et de basicité en slutin aqueuse. Une slutin aqueuse neutre, cntient autant d ins hydrgène H + que d ins hydrxyde HO -. Dans une slutin acide, il y a plus d ins hydrgène H + que d ins hydrxyde HO -. Les prduits acides u basiques cncentrés présentent des dangers. Pré requis de l élève : L élève sait ce qu est un in. L élève sait ce qu est une slutin. Suivre un prtcle expérimental afin de distinguer, à l aide d une snde u d un papier ph, les slutins neutres, acides et basiques. Extraire des infrmatins d un fait bservé et décrire le cmprtement du ph quand n dilue une slutin acide. Identifier le risque crrespndant, respecter les règles de sécurité. Thèmes de cnvergence : sécurité, dévelppement durable Mts-clé In hydrgène In hydrxyde ph ph-mètre papier-ph acide basique neutre dilutin slutin Liste de matériel Pste élève Références Interface Orphy USB Ou Interface Orphy Prtable Graphique Capsule adaptateur ph Electrde ph Agitateur magnétique bécher 50 ml bécher 100 ml bécher 250 ml eau distillée 5 L pissette bbine de papier Slutin tampn (ph 4 clrée ruge) Slutin tampn (ph 7 clrée vert) acide chlrhydrique 1 ml.l lunette de prtectin gants latex Ordinateur et lgiciel d acquisitin et de traitement PIERRON 2008 Mesure du ph de slutins aqueuses, dilutin (EXAO) (page 1)

2 Dcument du prfesseur 2/10 Remarque : - une mallette cmplète rassemblant tut le matériel de base dnt vus avez besin pur un équipement partagé SVT/Physique Chimie est dispnible sus la référence avec l interface Orphy USB u sus la référence avec l interface Orphy Prtable Graphique. - prévir des slutins pur les mesures de ph : eau de Javel diluée, jus de citrn, débucheur de canalisatin dilué, vinaigre. Remarques et astuces : Il faut s assurer avant chaque séance du bn étalnnage du ph-mètre. La snde du ph-mètre dit être maniée avec précautin, essuyée délicatement du fait de sa fragilité. Il faut veiller à ce que la snde ph-métrique sit parfaitement rincée entre chaque mesure. Après utilisatin, il faut placer la snde dans de l'eau afin qu'elle ne sèche pas et veiller à ce que les cntacts de la fiche de raccrdement restent prpres et nn xydés. Les slutins basiques utilisées (eau de Javel et débucheur de canalisatin) divent être au préalable diluées par le prfesseur. Le prfesseur chisira une eau minérale de ph = 7,0 telle que Hépar u Vlvic (éventuellement, il peut utiliser l eau du rbinet qui est généralement tampnnée, si des mesures préalables mntrent que sn ph vaut bien 7,0) Au cllège une première mesure de ph peut se faire à l'aide d un papier indicateur de ph. L'utilisatin des "ph-mètre styl" par les élèves permet une mesure plus précise de ph mais demeure mins fiable qu une snde ph-métrique cuplée à une interface EXAO. L interface EXAO Orphy prpse un mde de maxi affichage qui permet à tute une classe de puvir lire les mesures. Prlngements Médecine : Suivi du ph œsphagien au curs du temps. La ph-métrie œsphagienne permet de mesurer l'expsitin acide de l'œsphage. Le ph œsphagien ne dit pas descendre au dessus de 4 pendant plus d une heure par jur. L'électrde d'enregistrement est intrduite par vie nasale. Elle est cnnectée à un bîtier prtable qui enregistre en cntinu les variatins du ph sur 24 heures (en général une valeur de ph tutes les 4 secndes). Le patient a la pssibilité d'utiliser sur le bîtier un butn marqueur d'événement (symptôme, repas, changement de psitin...) pur aider à l'interprétatin du tracé et pur rechercher une relatin entre des symptômes et des épisdes de reflux acide. Une nuvelle technique cnsiste à mettre en place sur la pari œsphagienne une petite capsule sensible aux variatins de ph et qui transmet par télémétrie ces valeurs de ph à un bîtier externe. Prfil ph-métrique œsphagien nrmal (en haut) et au curs d'un reflux gastr-œsphagien acide (en bas) - Sur le prfil nrmal, le ph œsphagien est cnstamment supérieur à 4 - Au curs du reflux gastr-œsphagien, n bserve plusieurs chutes du ph, plus u mins lngues, au dessus de 4. Persnne ne présentant pas de reflux gastr-œsphagien Persnne présentant un reflux gastr-œsphagien PIERRON 2008 Mesure du ph de slutins aqueuses, dilutin (EXAO) (page 2)

3 Histrique : L électrde de verre Dcument du prfesseur 3/10 Mise au pint en 1909 par Fritz Haber, l'électrde de verre est le type le plus curant d'électrde de mesure. Elle est principalement utilisée en ph-métrie. Sn principe de fnctinnement repse sur la différence de cncentratin en ins hydrniums (H 3 O + ) existant de part et d'autre de la membrane de verre, qui génère un ptentiel électrique, appelé ptentiel de membrane. Celui-ci est prprtinnel au ph de la slutin aqueuse dans laquelle l'électrde est plngée. Les mesures de ph de slutins aqueuses à l'aide d'une électrde de verre nécessitent au préalable une prcédure d'étalnnage avec des slutins tampns. Technique : Etalnnage du ph-mètre Cliquer sur l icône menu, puis dans la liste dérulante, cliquer sur acquisitin, puis amplificateur Plnger la snde ph-métrique dans la slutin tampn ph 7 et à l aide des flèches haut et bas, amener le ph à la valeur 7. Réitérer l pératin pur la slutin tampn ph 4. Technique : Dilutin d une slutin acide On peut pursuivre l expérience de l activité n 2 en utilisant des cristallisirs de capacité 1L, 2L et 3L et ainsi mntrer que le ph tend vers 7 lrsque la dilutin devient très grande mais n atteint pas la valeur 7. PIERRON 2008 Mesure du ph de slutins aqueuses, dilutin (EXAO) (page 3)

4 Dcument du prfesseur 4/10 Cmpétences qu il est pssible d évaluer Expérimentales - Mesurer le ph d une slutin. - Réaliser une dilutin. - Observer l augmentatin du ph au curs de la dilutin d une slutin acide. - Vérifier que la slutin diluée est tujurs acide. Thériques - Cnnaître les ins respnsables du caractère neutre, acide u basique d une slutin aqueuse. - Cnnaître les dmaines de ph d une slutin acide et d une slutin basique. - Cnnaître le ph d une slutin neutre. PIERRON 2008 Mesure du ph de slutins aqueuses, dilutin (EXAO) (page 4)

5 Nm : Prénm : Classe : Date : Dcument du prfesseur 5/10 Physique Chimie MESURE DU ph DE SOLUTIONS AQUEUSES, DILUTION (EXAO) Objectifs : - Savir mesurer le ph et identifier les slutins neutres, acides et basiques. - Observer l effet d une dilutin sur le ph d une slutin acide. Activité 1 : Mesure du ph d une slutin 1. Le ph d une slutin. Le ph est un nmbre sans unité cmpris entre 0 et 14 qui renseigne sur le caractère acide, neutre u basique d une slutin aqueuse. On peut mesurer le ph d une slutin avec une snde ph-métrique que l n place dans la slutin, la snde étant reliée à une interface d acquisitin ; l affichage du ph se fait sur l écran de l rdinateur. 2. Mesure avec la snde ph-métrique. On dispse des slutins suivantes : débucheur, jus de citrn, eau minérale, vinaigre, eau de Javel Mettre un peu de chaque slutin à tester dans un bécher. Allumer vtre cnsle graphique prtable. Ouvrir le lgiciel Visuel Orphy. Un duble clic sur Mesures directes : vus vus truvez devant une nuvelle fenêtre vus indiquant que la cnsle est bien recnnue ainsi que sn capteur : ici un ph-mètre. Cliquer ensuite sur Vumètre. PIERRON 2008 Mesure du ph de slutins aqueuses, dilutin (EXAO) (page 5)

6 Dcument du prfesseur 6/10 Plnger la snde du ph-mètre dans chaque slutin à tester. Entre deux mesures rincer la snde et la sécher délicatement avec du papier filtre. Indiquer dans le tableau ci-dessus la valeur du ph de chaque slutin qui s affiche sur l écran. slutin Débucheur de canalisatin Jus de citrn Eau minérale Vinaigre Eau de Javel ph 12,35 2,35 7,00 2,12 9,42 Purqui est-il nécessaire de rincer la snde et l agitateur entre chaque mesure? Le rinçage a pur but d éviter le mélange des slutins, ce qui fausserait la valeur du ph. 3. Relatin entre le ph et les ins en slutin. Placer sur l échelle de ph ci-dessus les 5 slutins prpsées. PIERRON 2008 Mesure du ph de slutins aqueuses, dilutin (EXAO) (page 6)

7 Une slutin acide cntient plus d ins H + que d ins HO - Une slutin neutre cntient autant d ins H + que d ins HO - Une slutin basique cntient plus d ins HO - que d ins H + Quelle est la slutin neutre? l eau minérale Quelles snt les slutins «acides»? le jus de citrn et le vinaigre Quelle est la slutin la plus acide? le vinaigre Dcument du prfesseur 7/10 Quelles snt les slutins «basiques»? l eau de Javel et le débucheur de canalisatin Quelle est la slutin la plus basique? le débucheur de canalisatin Enturer la bnne répnse : Une slutin acide cntient plus / autant / mins d in H + que d ins HO -. Quelle est la slutin qui cntient le plus d ins H + pur le même vlume? le vinaigre Une slutin basique cntient plus / autant / mins d in H + que d ins HO -. Quelle est la slutin qui cntient le mins d ins H+ pur le même vlume? le débucheur de canalisatin Activité 2 : Effet d une dilutin sur le ph d une slutin acide. Allumer vtre cnsle graphique prtable. Ouvrir le lgiciel Visuel Orphy. Cliquer dans «uvrir un thème» Chisir «acidité des bissns», Sélectinner «Mdificatin du ph». Dans la nuvelle fenêtre qui apparaît, cliquer sur «pursuivre». PIERRON 2008 Mesure du ph de slutins aqueuses, dilutin (EXAO) (page 7)

8 Dcument du prfesseur 8/10 Plnger la snde du ph-mètre dans du jus de citrn cntenu dans un petit bécher nté 1. LANCEMENT DE L ACQUISITION Cliquer sur Indiquer dans le tableau à gauche du graphe le vlume d eau distillée ajutée; le vlume d eau initial étant 0 ml. Puis cliquer de nuveau sur secnde dilutin. avant de prcéder à la première dilutin, prcéder de la même manière avant la Vider ensuite le petit bécher 1 dans un plus grand bécher nté 2 cntenant 100 ml d eau distillée. Effectuer une nuvelle mesure. Reprter le vlume d eau dans le tableau à gauche du graphe. PIERRON 2008 Mesure du ph de slutins aqueuses, dilutin (EXAO) (page 8)

9 Dcument du prfesseur 9/10 Vider enfin le cntenu du bécher n 2 dans un plus grand bécher nté 3 cntenant 200 ml d eau distillée. Effectuer une dernière mesure de ph et reprter à nuveau le vlume d eau dans le tableau à gauche du graphe. Slutin Jus de citrn initial Jus de citrn dilué Jus de citrn encre plus dilué ph 2,28 3,01 3,93 PIERRON 2008 Mesure du ph de slutins aqueuses, dilutin (EXAO) (page 9)

10 Dcument du prfesseur 10/10 Puis arrêter l acquisitin en cliquant sur. Le tracé du graphe s effectue autmatiquement Cmment évlue le ph lrs de la dilutin? Le ph augmente Que signifie cette évlutin? Les slutins snt de mins en mins acides lrsqu n les dilue. Les slutins acides diluées snt elles encre acides? Oui, car le ph reste inférieur à 7 EN CONCLUSION : Les slutins aqueuses peuvent être acides, neutres u basiques. Le ph d une slutin renseigne sur sn caractère acide, neutre u basique. Une slutin neutre a un ph égal à 7 et cntient autant d ins H + que d ins HO -. Une slutin acide a un ph inférieur à 7 et cntient plus d ins H + que d ins HO -. Une slutin basique a un ph supérieur à 7 et cntient mins d ins H + que d ins HO -. La dilutin d une slutin acide prvque une augmentatin de sn ph. Elle devient mins acide car sn ph se rapprche de 7 mais elle reste acide. PIERRON 2008 Mesure du ph de slutins aqueuses, dilutin (EXAO) (page 10)