DOSSIER DECOUVERTE Le papier pH
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1. i ates rare K EF AF 12 aie i my L i Im oe Ei z EXPEDITIONS COULISSES DE LABORATOIRES ww tarae itions or www taraexpeditions org De l instrument la science DOSSIER DECOUVERTE Le papier pH Mesurer l acidit d une solution et de la Ma trise de l Energie Dossier d couverte le papier pH SOMMA las Le papier pH au service de la science Glossaire eneee aaa aa E tamuimaeniins A ed a A tara EXPEDITIONS Coulisses de laboratoire www taraexpeditions org septembre 2014 2 Dossier d couverte le papier pH Au fil de l histoire Les indicateurs color s pour un dosage acido basique 1663 les premiers indicateurs color s D s le XVII si cle Robert Boyle utilise des d coctions de plantes comme indicateurs color s Dans son ouvrage Exp riences sur les couleurs il explique en 1663 comment mettre en vidence le caract re acide des solutions l aide de sirop de violette Il sugg re de d poser quelques gouttes de sirop sur un papier blanc puis de d poser l acide sur le papier la tache de sirop passe du violet au rouge Il donne ainsi le premier protocole experimental de test d acidit l aide d un indicateur color Robert Boyle Cr dit Google 1767 la premi re utilisation d un indicateur color pour un dosage acide base C est le chimiste anglais William Lewis qui eut l id e d utiliser un changement de couleur pour2. caract riser l acidit d une solution Le premier indicateur color fut un extrait de tournesol Plusieurs autres indicateurs naturels furent rapidement adopt s On peut citer le chou rouge artichaut la rose ou encore la betterave En effet ces compos s pr sentent tous la propri t de changer de couleur en fonction du pH Mais ces compos s pr sentent des d fauts E importants leur zone de virage est tendue et i upi peu pr cise et elle d pend de la nature m me du Laboratoire de William Lewis v g tal en question Un m me chou rouge pourra Cr dit Google voir ses zones de virage d plac es d une voire deux unit s de pH XIX si cle l essor de la chimie organique Le XIX si cle voit l essor consid rable de la chimie organique et la mise au point de synth se de nouvelles o qui serviront d indicateurs color s comme la U A eine 1871 La fluoresc ine 1876 ou encore le bleu de e 1877 Ces indicateurs permettent des dosages plus pr cis voir partie 2 Les teintes du bleu de bromothymol Cr dit Google ogam EXPEDITIONS Coulisses de laboratoire septembre 2014 3 FARALAR EA org Dossier d couverte le papier pH 1894 la th orie des indicateurs de pH La vari t du comportement des indicateurs color s vis vis des diff rentes solutions acides et basiques est mal comprise jusqu en 1894 quand Wilhelm Ostwald propose la premi re th orie des indicateurs Ostwald compre
3. plus la solution est acide Un pH de 1 correspond donc un acide fort tandis qu un pH de 13 correspond une base forte L chelle du pH a la particularit d tre logarithmique ce qui signifie qu un pH de 5 est 10 fois plus acide qu un pH de 6 Un pH de 4 est 10 fois plus acide qu un pH de 5 et 100 fois plus acide qu un pH de 6 De la m me facon lorsque le pH augment de 1 unit la basicit ou alcalinit est multipli e par 10 Les indicateurs de pH ou indicateurs acide base sont de substances qui ont la propri t de changer de couleur en fonction de l acidit du milieu environnant La plupart du temps ils donnent deux couleurs distinctes et dans une zone de une deux unit s de pH nomm e zone de virage des teintes correspondant au m lange de ces deux couleurs Les indicateurs color s les plus souvent utilis s sont l h lianthine appel e aussi m thylorange le rouge de m thyle le bleu de bromothymol et la ph nolphtal ine Quelques indicateurs de pH Le m lange de plusieurs indicateurs color s permet d obtenir un Indicateur universel c est dire un produit qui change graduellement de couleur en fonction du pH On peut alors valuer le pH d une solution en y versant quelques gouttes de l indicateur universel puis en comparant la couleur prise avec une chelle de teinte r alis e partir de solutions tampon Le m lange bleu de thymol rouge de m thyle bleu de bromothymol ph nolphtal ine est un
4. 6 Dossier d couverte le papier pH Le papier pH au service de la Science La mesure du pH d une solution est pratiqu e dans de nombreux domaines scientifiques en m decine en biologie en chimie en effet la vie que ce soit chez les humains ou les animaux exige que le liquide qui baigne les cellules des organismes ait un pH tr s troit autour de 7 la neutralit Mais les causes de variation du pH interne sont nombreuses variations de CO li s aux changes respiratoires fabrication et mission d acide lactique par les muscles Le pH du milieu externe tel que l oc an pour les organismes marins par exemple est galement tudi et sa mesure est devenue une information essentielle dans les domaines scientifiques li s l environnement biologie marine climatologie En effet l augmentation de la concentration en gaz carbonique dans l atmosph re cons quence des importantes missions de gaz effet de serre g n r es par nos activit s peut entra ner des pluies acides et une acidification des oc ans oar La mesure de l acidit et Tara L acidification des oc ans 8 00 E La teneur en gaz carbonique de lair a fortement augment ce qui est une des causes de l actuel r chauffement plan taire Lorsque la composition de l atmosph re change cela influence galement celle des oc ans car il y a 7 95 ne ia sans arr t des changes entre eux Or GLODAP Observations ED le
5. c an Arctique o les eaux froides absorbent davantage le gaz carbonique que les r gions tropicales et temp r es est particuli rement touch par le ph nom ne de l acidification Coccolithophorid s Cr dit Google Fleurs de corail cr dit L Mattio 03 06 2007 Foraminiferes Cr dit Google al EXPEDITIONS www taraexpeditions org Coulisses de laboratoire septembre 2014 Dossier d couverte le papier pH La mission lara Polar Circle L exp dition Tara Oceans Polar Circle men e de mai d cembre 2013 a permis de r aliser des observations quant l volution du pH de l Oc an Arctique Cette mission qui s inscrivait dans la continuit de Tara Oceans 2009 2012 avait principalement pour objectif de poursuivre l effort de collecte de plancton r alis sur tous les oc ans de la plan te les ann es pr c dentes Embarqu a bord de Tara dans le laboratoire sec l instrument scientifique de mesure du pH est un capteur Seafet pr cis 0 001 unit pr s Les mesures du Seafet sont compl t es par des pr l vements d eau de mer qui seront analys s en laboratoire afin d identifier la provenance du carbone dissous dans l eau Deux ph nom nes peuvent accentuer le taux de carbone dissous et donc l acidification de l oc an la fonte de la banquise qui permet un contact direct entre l oc an et l atmosph re ou la fonte des glaciers continentaux qui transportent via les riviere
6. e years For further technical details see the Technical Summary Supplementary Material Figures 6 28 12 5 and 12 28 12 31 Figures 15 15 15 17 and 15 20 Pr visions des mod les de l volution du pH oc anique jusqu en 2100 source GIEC 2014 CO NS rx 2 ED Ti Coulisses de laboratoire septembre 2014 www taraexpeditions org Dossier d couverte le papier pH Cons quences pour les organismes marins Cette augmentation d acidit dans les milieux marins est tr s nuisible pour les animaux marins a coquille ou squelette calcaire En effet lorsque l acidit de l eau augmente la quantit d ions carbonates pr sents dans l eau et dont ces animaux ont besoin pour construire leur squelette diminue R sultat dans un oc an plus acide ils ne trouveront plus les carbonates n cessaires pour construire leur squelette Les coraux le plancton et certains animaux marins tels que les gast ropodes famille des escargots marins ou les bivalves famille des hu tres ou des moules sont directement concern s par l acidification des oc ans Mais les cons quences s en feront ressentir sur l ensemble de la cha ne alimentaire puisque tous ces petits animaux jouent un r le essentiel dans l alimentation d autres esp ces comme le saumon le maquereau et m me la baleine Les recherches men es par des institutions fran aises en pointe sur la question de l acidification de l oc an montrent que l O
7. gaz carbonique se transforme en acide carbonique lorsquil est en Box 3 2 Figure 1 National Center for Atmospheric Research Community contact avec l eau Par cons quent la Climate System Model 3 1 CCSM3 modeled decadal mean pH at the sea surface hausse de concentration de CO dans centred on the years 1875 tog and 1995 middle Global Ocean Data Analysis l atmosph re rend les oc ans plus Project GLODAP based pH at the sea surface nominally for 1995 bottom acides Le pH des oc ans a d j Deep and shallow water coral reefs are indicated with magenta dots White areas commenc a diminuer et au rythme des indicate regions with no data After Feely et al 2009 missions actuelles le GIEC estime que le pH diminuera de pres de 0 4 Carte du pH de l oc an de surface en 1995 unites d ici 2100 Ceci correspond un Les zones blanches correspondent l absence triplement de l acidit moyenne des de donn es Les r cifs coralliens oc ans ce qui serait une premiere en zones profondes et peu profondes depuis 20 millions d ann es sont indiqu s en magenta source GIEC 2014 ONE Cure ITIONS Coulisses de laboratoire septembre 2014 7 www taraexpeditions org Dossier d couverte le papier pH CO Time Series in the North Pacific 375 a25 a a 8 20 350 a 815 E wW 325 oO 8 10 ce 300 275 nues 8 00 1990 1992 1994 1998 1996 2000 2002 2004 2006 2008 2010 2012 Year Evolution d
8. il est appel cation s il est charg n gativement il est appel anion Permafrost aussi appel perg lisol le permafrost d signe le sol gel en permanence Il repr sente 1 5 de la surface des terres merg es du monde Proton le noyau d un atome est constitu de protons et de neutrons Les protons sont use positivement Le proton H n est pas libre il forme avec une mol cule d eau l ion oxonium lou hydronium H30 Les Itin raires S de Citoyennet oe y ee itinerairesdecitoyennete org C frs E At il F aE 7 z a main la p te x Versaill feds cider Vala p ledeFrance ik Wie ie OCEANOMICS POUR L EDUCATION ALAS CIENGE leet Environnement m BEAk FIONS Coulisses de laboratoire septembre 2014 12 www taraexpeditions org
9. indicateur universel courant Il permet d valuer le pH d une solution s il est compris entre 4 et 10 Il existe d autres m langes permettant d obtenir Un indicateur universel Le papier pH est une bandelette de papier imbib d un indicateur universel a i nest SRE Coulisses de laboratoire septembre 2014 i www taraexpeditions org EXP E www tara Dossier d couverte le papier pH Mode d emploi et fonctionnalit s Quand on imbibe le papier pH d une solution il prend instantan ment la couleur correspondant au pH de la solution Pr lever un peu de la solution tester avec une baguette en verre D poser la solution sur le papier pH Comparer la couleur du papier pH avec le nuancier de couleur Ne jamais tremper le papier pH dans la solution car elle serait pollu e par les r actifs du papier A propos des limites et sources d erreur de l instrument Les inconv nients majeurs du papier pH sont son inexactitude de mesure due l tendue de la zone de virage et la subjectivit d appr ciation des couleurs par l utilisateur De ce fait la pr cision obtenue laide du papier pH est d une unite de pH De plus les couleurs different suivant la marque du papier et ses constituants Rouleau de papier pH Cr dit Fotolia Informations compl mentaires Dossier Eduscol sur les indicateurs de pH http cul A tara D aexpeditions org ORE Coulisses de laboratoire septembre 2014
10. nd que l indicateur color est en fait un acide ou une base faible dont la structure interne change lors de l change de proton H ce qui entra ne une variation de couleur Wilhelm Ostwald Cr dit Google 1909 l apparition du terme pH Leterme pH qui est l abr viation de potentiel Hydrog ne a t utilis pour la premi re fois en 1909 par le chimiste danois S ren Peder Lauritz Sgrensen Ce chimiste danois proposa galement l chelle de mesure du degr d acidit d une solution de 0 14 utilis e aujourd hui et qui r pond a la formule pH log H 0 S ren Peder Lauritz S rensen Cr dit Google Informations compl mentaires Dossier Eduscol sur les indicateurs de pH http culturesciences chimie ens fr content les indicateurs de ph 924 d0e49 Un article de la Recherche sur les acides et les bases http www larecherche fr idees back to basic acides bases 01 06 2008 87965 Rappels sur la r action acido basique http www lachimie fr solutions phmetrie acide php FE E nest SRE Coulisses de laboratoire septembre 2014 www taraexpeditions org Dossier d couverte le papier pH Le papier pH du principe a l utilisation L chelle de mesure du pH et les indicateurs color s chelle des pH CL esp CL TS LUTTE Base L chelle de mesure du pH est gradu e de 0 a 14 Un pH de 7 correspond a un milieu neutre c est le pH de l eau distill e Plus le pH est faible
11. r manuela alves marinhofdademe fr Le site d information de l ADEME destination des coll giens et lyc ens www mtaterre fr Acidification des oc ans Mesures de pH pendant Tara Polar Circle interview de Diana Ruiz Pino http taraocean bloq lemonde fr 2013 08 14 une station dans la alace vue par loceanographe diana ruiz pino Pr visions du GIEC quant l volution du pH de l oc an http www ipcc ch publications and data ar4 wal en ch10s10 4 2 html 1 LES EC EXPEDITIONS Coulisses de laboratoire septembre 2014 11 www taraexpeditions org Dossier d couverte le papier pH Glossaire Carbonate le carbonate est un ion form d un atome de carbone et de trois atomes d oxyg ne portant une double charge lectrique n gative Sa formule chimique est CO 7 Gaz carbonique le gaz carbonique est la forme gazeuse du dioxyde de carbone CO C est un gaz effet de serre tr s connu pour son implication dans le changement climatique actuel GIEC Groupe d experts Intergouvernemental sur l Evolution du Climat Ils sont charg s de faire un tat des lieux des connaissances sur le climat et de d livrer aux d cideurs des rapports tous les 7 ans lon un ion est une esp ce chimique lectriquement charg e ce qui signifie que les charges n gatives et positives ne sont pas gales S il est charg positivement le nombre de charges positives est sup rieur au nombre de charges n gatives
12. s le carbone du permafrost Les derni res d couvertes r v lent une augmentation de ce type de carbone dans l oc an Arctique Le ET a bn t FR it amp 30 Sout lt 3 sept EENS hk ify at Cnn i f gt ae p P 3 ve DR d Ve 4 X a sy W E __ f 2 i s E lulissat 15 20 oct ai 2013 LORIENT 4 PRE pee Carte de l exp dition Tara Polar Circle en 2013 Tara Exp ditions BE EXPEDITIONS Coulisses de laboratoire septembre 2014 10 www taraexpeditions org QE Dossier d couverte le papier pH Informations compl mentaires L Exposition de l ADEME Comprendre le changement climatique 5 panneaux Cette exposition peut tre envoy e gratuitement aux enseignants Pour la commander manuela alves marinholdademe fr http www mtaterre fr sites default files files atfiches RAC BAT6 pdft Le dossier de l ADEME Comprendre le changement climatique sur le site M ta Terre http www mtaterre fr le changement climatique html Le guide de LADEME Le changement climatique Ce guide peut tre envoy gratuitement aux enseignants Pour le commander manuela alves marinholdademe fr http ecocitoyens ademe fr sites default files qauide ademe changement climatique pdf Le guide de l ADEME Petites r ponses de grandes questions sur la plan te Ce guide peut tre envoy gratuitement aux enseignants Pour le commande
13. u pH de la concentration atmosph rique de CO2 et de la pression partielle de CO la surface de l oc an de 1990 2012 dans le Nord Pacifique source GIEC 2014 Le st Global ocean surface pH 6 2 8 0 RCP2 6 RCP4 5 RCP60 I RCPE 5 i pH unit 7 87 7 6 1950 2000 2050 2100 Year Figure SPM 7 CMIPS multi mode simulated time series from 1950 to 2100 for a change in global annual mean surface temperature relative to 1986 2005 b Northern Hemisphere September sea ice extent 5 year running mean and c global mean ocean surface pH Time series of projections and a measure of uncertainty shading are shown for scenarios RCP2 6 blue and RCP8 5 red Black grey shading is the modelled historical evolution using historical reconstructed forcings The mean and associated uncertainties averaged over 2081 2100 are given for all RCP scenarios as colored verti cal bars The numbers of CMIPS models used to calculate the multi mode mean is indicated For sea ice extent b the projected mean and uncertainty minimum maximum range of the subset of models that most closely reproduce the climatological mean state and 1979 to 2012 trend of the Arctic sea ice is given number of models given in brackets For completeness the CMIP5 multi mode mean is also indicated with dotted lines The dashed line represents nearly ice free conditions Le when sea ice extent is less than 10 km for at least five consecutiv
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