Quel est le pH d'une solution neutre à 25°C ?

À 25 °C, le pH d’une solution aqueuse neutre est égal à 7. Cette neutralité correspond à l’égalité des concentrations en ions hydrogène, généralement représentés par H⁺, et en ions hydroxyde OH⁻. L’eau pure constitue l’exemple de référence, car elle produit naturellement ces deux espèces ioniques en quantités égales par auto-ionisation.

L’auto-ionisation de l’eau

Même en l’absence d’acide ou de base ajouté, une très petite proportion des molécules d’eau réagit selon l’équation 2 H₂O ⇌ H₃O⁺ + OH⁻. On parle d’auto-ionisation de l’eau. À 25 °C, dans l’eau pure, la concentration de chacun de ces ions est approximativement égale à 10⁻⁷ mol·L⁻¹. L’égalité entre les ions H₃O⁺ et OH⁻ définit la neutralité : elle ne signifie donc pas que la solution ne contient aucun ion, mais que les effets acide et basique se compensent.

Pourquoi le pH vaut 7

Le pH est défini à partir de l’activité des ions hydrogène ou hydronium ; dans une solution aqueuse diluée, on l’approche couramment à partir de leur concentration. À 25 °C, l’équilibre d’auto-ionisation de l’eau conduit à un produit ionique correspondant à pKᵥ d’environ 14. Lorsque les concentrations en H₃O⁺ et en OH⁻ sont égales, chacune vaut approximativement 10⁻⁷ mol·L⁻¹. Le logarithme décimal négatif de cette valeur donne alors un pH de 7.

Le rôle de la température

La valeur 7 caractérise la neutralité à 25 °C, mais le pH neutre varie avec la température, car l’auto-ionisation de l’eau est influencée par celle-ci. Lorsque la température change, le produit ionique de l’eau change également ; les concentrations des ions peuvent donc rester égales tout en correspondant à un pH différent de 7. Ainsi, une eau neutre chauffée n’est pas nécessairement mesurée à pH 7, même si elle demeure neutre au sens chimique.

Neutralité et acidité ne désignent pas la même chose

Dans une solution aqueuse acide, les ions H₃O⁺ sont plus abondants que les ions OH⁻ ; dans une solution basique, la situation est inversée. Une solution neutre se reconnaît au contraire à l’égalité de ces deux concentrations. Le pH 7 est donc une valeur de référence valable pour une solution neutre à 25 °C, notamment l’eau pure, et non une propriété identique à toutes les températures ou à tous les milieux chimiques.