Qu’est-ce qu’un indicateur de pH ?
Un indicateur de pH est un terme générique désignant les colorants organiques qui changent de couleur en cas de variation du pH.
Ils sont également appelés indicateurs acido-basiques ou indicateurs de neutralisation. Le pH auquel se produit la réaction qui modifie la structure de l’indicateur diffère selon l’indicateur, il est donc important de choisir un indicateur qui correspond à la gamme de pH à vérifier. La phénolphtaléine, qui se colore dans les solutions basiques, en est un exemple.
Les indicateurs de pH sont utilisés dans la recherche et le développement de l’industrie manufacturière et sur les sites de production, ainsi que pour vérifier le pH des cultures et du sol. De plus, les indicateurs de pH sont depuis longtemps utilisés dans l’enseignement scolaire, notamment dans les classes de sciences, en raison de leur facilité d’utilisation.
Utilisations des indicateurs de pH
Les indicateurs de pH sont largement utilisés, notamment dans les applications analytiques, car ils permettent de contrôler facilement le pH des solutions d’échantillons. Par exemple, ils sont souvent utilisés dans l’industrie manufacturière pour vérifier le point de neutralisation ou le pH des eaux usées. En particulier, la plage de pH des eaux usées rejetées par les usines dans le réseau d’égouts est fixée par le gouvernement, de sorte que le contrôle du pH des eaux usées est essentiel.
Le contrôle du pH des eaux usées est donc essentiel. D’autres applications incluent le contrôle du pH du sol et des denrées alimentaires dans l’agriculture. En particulier, la mesure du pH est extrêmement importante pour une croissance stable des cultures, car le pH du sol a un impact significatif sur la croissance des cultures. Le pH optimal varie également d’une culture à l’autre et le pH initial du sol varie d’une région à l’autre.
Principe de l’indicateur de pH
La couleur de l’indicateur de pH change parce que la structure chimique de l’indicateur de pH change avec les changements de pH. Les changements dans le cycle aromatique et la position de la double liaison modifient l’état énergétique de la molécule (énergies HOMO et LUMO), ce qui modifie la longueur d’onde de la lumière absorbée.
1. La solution de BTB
La solution de BTB (bleu de bromothymol) est utilisée comme indicateur de pH pour distinguer les acides des bases, car sa couleur varie fortement entre les solutions acides, neutres et basiques. À proprement parler, le BTB est acide, et la structure chimique des produits commerciaux est donc un sel de sodium.
Lorsque le pH d’une solution de BTB est inférieur à 6,0, la quasi-totalité du BTB forme un sel de sodium, mais lorsque le pH est supérieur à 7,6, le proton du groupe hydroxy du BTB est également désorbé pour former un anion divalent. Ce changement structurel entraîne un changement de couleur : jaune à un pH inférieur à 6,0, bleu à un pH supérieur à 7,6 et vert à un pH intermédiaire, superposant les couleurs des deux composés.
2. La phénolphtaléine
Les solutions de phénolphtaléine sont des indicateurs de pH permettant d’identifier les solutions basiques. Elles sont souvent utilisées dans les expériences scientifiques menées dans les écoles en raison de leur coloration violette facilement reconnaissable.
La phénolphtaléine est une substance solide blanche, soluble dans l’éthanol et dans l’eau. Les solutions de phénolphtaléine en milieu neutre ou acide sont transparentes, mais lorsque le pH dépasse 9, il y a clivage de la partie éther et transformation en anion, et la solution devient violette. En revanche, au-delà du pH 10, la phénolphtaléine subit d’autres modifications structurelles et, au-delà du pH 13, la solution violette redevient transparente et incolore.
Autres informations sur les indicateurs de pH
1. Utilisation des indicateurs de pH dans l’industrie manufacturière
Le pH des eaux usées que les entreprises peuvent rejeter dans le réseau d’égouts est fixé par chaque municipalité et doit être fondamentalement neutre. Dans les cas où la quantité d’eaux usées utilisée est faible, comme dans les laboratoires ou la recherche et le développement, une base faible telle que le bicarbonate de sodium est utilisée comme agent neutralisant et un indicateur de pH, qui change de couleur autour de la neutralité, est ajouté aux eaux usées pour vérifier leur pH.
Toutefois, comme la neutralisation à l’aide de bicarbonate de sodium produit du dioxyde de carbone, elle ne peut pas être utilisée dans certains cas sur des sites de production à grande échelle. Dans ce cas, la neutralisation peut être effectuée à l’aide d’une base ou d’un acide tel que l’acide chlorhydrique ou l’hydroxyde de sodium, qui ne produit pas de gaz.
Il est à noter que l’indicateur ne pouvant être ajouté directement aux eaux usées sur le site de production, les eaux usées sont échantillonnées après traitement et l’indicateur est ajouté pour vérifier le pH.
2. Utilisations des indicateurs de pH en agriculture
En agriculture, le pH du sol est contrôlé car il a un impact significatif sur les cultures. De plus, la confirmation du pH est souvent nécessaire pour un large éventail de produits alimentaires, et pas seulement pour les cultures.
Par exemple, pour les aliments qui se dissolvent dans l’eau, comme les soupes déshydratées, un indicateur de pH peut être ajouté à l’aliment dissous dans l’eau pour une analyse simple. Pour les aliments solides tels que la viande et le poisson, un dispositif de mesure du pH avec des électrodes est utilisé à la place de l’indicateur de pH.