Nous avons cherché à connaître la valeur du pH dans le Coca-Cola ® afin de confirmer la légendaire acidité du soda. Grâce aux heures de TPE, nous avons réalisé cette expérience, qui consistait donc à mesurer le pH du Coca-Cola ® ainsi que celui d'autres solutions, telles que le jus de citron et le vinaigre blanc, nous permettant ainsi de pouvoir comparer leur acidité.

 

 

  Par curiosité, nous nous sommes intéressées au pH de la salive humaine. La bouche et la salive sont naturellement alcalines avec un pH de 7,1 à 7,4 (la salive contient des bicarbonates qui sont chargés de neutraliser les toxines alimentaires acides et l'acide lactique issus du sucre et des hydrates de carbone).

 

 

  Le papier pH, faisant partie de notre liste de matériel, est un papier spécial contenant un indicateur universel que l'on trempe dans une solution dont on veut mesurer le pH. Pour les scientifiques, pH signifie potentiel hydrogène. Il s'agit d'une valeur sans unité, compris entre 0 et 14, qui permet de savoir si la solution gagne ou perd des ions hydrogène H+ pour évoluer vers l'acidité ou au contraire, vers l'alcalinité. Le pH nous renseigne sur le caractère acide, neutre ou basique d'une solution aqueuse. En fonction de la valeur du pH, le papier prendra une coloration différente. Nous pouvons alors déterminer le pH en comparant les valeurs de référence correspondant à une couleur, avec la coloration obtenue sur le papier pH. Ce test est principalement utilisé en chimie. Pour une valeur plus précise, un pH-mètre peut être utilisé.

 

  En solution aqueuse à température de 25°C et à pression standard, un pH de 7 indique la neutralité (c'est le cas de l'eau pure). Un pH moins élevé (par exemple pH 3) indique une augmentation de l'acidité, et un pH plus élevé (par exemple 11) indique une augmentation de l'alcalinité, c'est-à-dire de la basicité. Dans le cas de l'eau, le pH varie de 1 à 1 mais pour d'autres solutions le pH n'est pas limité à cette échelle. Pour illustrer, le pH de neutralité de l'acétonitrile est de 27.

 

  Lorsque le pH d'une solution est peu sensible aux acides et aux bases, nous pouvons dire qu'il s'agit d'une solution tampon ; c'est le cas du sang, du lait ou encore de l'eau de mer, qui renferment des couples acido-basiques susceptibles d'amortir les fluctuations du pH jusqu'à un certain point. Le pH d'une solution dite physiologique est de 7,4.

 

  Un milieu acide est caractérisé par la présence d'ions oxonium H3O+ qui proviennent de la fixation sur une molécule d'eau d'un proton H+. Une solution aqueuse est donc considérée comme acide si elle contient plus d'ions H3O+ que l'eau pure. Le pH sera alors inférieur à 7.

  Un milieu basique est caractérisé par la présence d'ions hydroxydes HO- formé par la perte d'un proton H+ par une molécule d'eau. Une solution est donc considérée comme basique si elle contient plus d'ions HO- que l'eau pure. Le pH sera alors supérieur à 7.

 

 

  Le pH est un facteur logarithmique : quand une solution devient dis fois plus acide, son pH diminue d'une unité. Si elle devient cent fois plus acide, son pH diminuera alors de deux unités ; et ainsi de suite (3 unités pour un facteur 1 000, 4 unités pour un facteur 10 000...)

 

  L'eau est neutre : elle contient, en proportion très faible, la même quantité d'ion H3O+ que d'ions HO-. Dans l'eau, ainsi que dans toute solution aqueuse, se produit une transformation limitée appelé autoprotolyse de l'eau, dont l'équation chimique, qui permet d'expliquer la formation des ions oxonium et hydroxyde, est la suivante :

 

2 H2O = H3O+ + HO-

 

  Un milieu acide aura une forte concentration en ions oxonium H3O+, équivalente à une faible valeur du pH. L'inverse est tout aussi vrai pour un environnement basique.

 

 

 

 

Pour cette expérience, nous aurons eu besoin de :

- Coca-Cola ®
- jus de citron
- vinaigre
- 3 béchers
- 3 morceaux de papier pH (2 cm)
- pH-mètre

- pipettes

 

  Nous avons mis un faible volume de chaque solution à tester dans trois béchers. À l'aide d'une pipette, nous avons prélevé une goutte de chaque solution que nous avons disposé sur un morceaux de papier pH, préalablement découpé. En comparant la coloration du papier pH avec l'échelle de teinte présente sur le boîtier d'emballage, nous pouvons connaître les valeur du pH de chaque solution. Pour une détermination plus précise, nous avons également utilisé un pH-mètre, en faisant attention de bien rincer la sonde après chaque mesure, grâce à de l'eau distillée.

 

Schémas de l'expérience :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Déroulement de l'expérience :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  Après mesures et comparaison de la coloration du papier pH et de l'échelle de teinte disponible sur le boîtier d'emballage, nous voyons que les trois solutions testées possèdent toutes un pH très proche. C'est ainsi que nous pouvons dire que le Coca-Cola ® a un pH de 2,6 ; le vinaigre de 2,4 et le citron de 2,2. Le Coca-Cola ®, qui a donc un pH égal à 2,6 est une boisson acide, comparable à l'acidité contenue dans le jus de citron ou encore dans le vinaigre blanc.