Qu’est-ce qu’un acide ?

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Effectivement, aujourd’hui, nous allons faire de la chimie avec quelques aliments que tu connais bien pour comprendre l’acidité (et son caractère complémentaire : la basicité). Pour cela, nous te proposons, sous la surveillance d’un adulte, de réaliser quelques expériences toutes simples dans ta cuisine. Mais avant cela, une petite introduction.

Quand tu penses à du vinaigre, des citrons, ou de l’aspirine…ça te dit quelque chose ? Ouh la la, çà pique !!

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Rien qu’à voir ou évoquer ces aliments, on imagine effectivement le goût piquant ou disons le mot , quelque chose « d’acide » . . . Qu’en est-il exactement ?

En fait, les deux notions sont liées : quelque chose d’acide va te piquer.

Quelques petites explications préliminaires
Nous t’avions expliqué dans un article précédent, ce qu’était 
un atome. Nous définissons aujourd’hui un ion.
Un ion est  un atome qui n’a pas ses comptes bien équilibrés entre les charges positives (protons) et les charges négatives (électrons). Il y a un déficit en l’une ou l’autre ce qui conduit à un atome chargé positivement ou négativement.

L’atome d’hydrogène est le plus petit atome : il ne possède qu’un proton et un seul électron. Lorsque cet atome d’hydrogène se trouve associé à d’autres atomes dans un plus grande architecture (qu’on appelle une molécule), son unique électron peut être capturé par un autre atome d’une autre espèce :  l’atome d’hydrogène est alors libéré mais avec un déficit en électrons. Il est alors « chargé » positivement. C’est un ion hydrogène noté H+.
C’est un peu comme si deux enfants tiraient chacun sur une extrémité de corde (symbolisant une liaison chimique) et que le plus fort rompait l’équilibre. Le plus faible se retrouve alors tout seul.

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L’atome d’hydrogène ne va pas résister longtemps et va lâcher prise !

Qu’est-ce qu’un acide ?
Un acide est un composé qui lorsqu’on le met dans l’eau (ou dans d’autres milieux liquides), libère de l’hydrogène, sous la forme d’ions H+. Plus il y a aura d’ions H+ dans une solution , plus intense sera l’acidité.
On représente souvent les acides par l’écriture A-H qui permet de visualiser l’atome H pouvant être libéré et A (comme Acide) qui indique le reste de la molécule.
Une fois dans l’eau, un acide va plus ou moins facilement libérer ses ions hydrogène : tout dépend de l’environnement constitué par les autres atomes au sein de la molécule. Si l’acide « lâche » facilement les ions hydrogène, on parle d’acide fort (comme l’acide chlorhydrique présent dans ton estomac).
S’il y a comme une sorte d’équilibre entre les deux extrémités de la corde, et qu’elle ne se rompt pas systématiquement, on parle d’acide faible (comme celui du vinaigre).

Et le goût piquant d’un élément acide ?

Pour le goût piquant d’un aliment acide, et bien c’est simple : nous possédons dans la bouche des récepteurs particuliers de la langue sensibles justement aux ions H+.
Pour le citron, c’est l’acide citrique qui te fait grimacer. Pour le vinaigre, c’est l’acide acétique et pour l’aspirine c’est l’acide acétylsalicylique. Pas de panique devant ces noms ! Ce qu’il faut retenir c’est qu’ils libèrent tous des ions H+. Voici quelques représentations d’ acides, et en rouge, le H qui va se libérer.

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Quel est le caractère opposé de l’acidité ?
On appelle ce caractère : la basicité.
En effet, les bases sont des composés qui ont tendance à attirer les ions H+.  Bref, tu l’auras compris acides et bases vont se compléter puisque les uns donnent ce que les autres recherchent.
Parmi les bases, on peut citer l’ammoniaque, l’eau de javel, la soude ou encore le bicarbonate de sodium (appelé populairement bicarbonate de soude) ou le calcaire.

Que se passe-t-il lorsqu’un acide et une base se rencontrent ?
Ils vont réagir ensemble (se neutraliser mutuellement) pour donner de l’eau et un sel.
C’est la raison pour laquelle par exemple, les jardiniers répandent à certaines périodes sur le gazon, un produit granuleux blanc qu’on appelle  » la chaux ». Il s’agit d’un extrait de calcaire donc une base permettant de neutraliser ou corriger la trop forte acidité du sol, préjudiciable au bon développement de la pelouse.

chaux

Parfois la réaction est très visible, comme nous le verrons lors de l’expérience.

La mesure de l’acidité
Bien sûr, ce qui est vraiment important, c’est de quantifier l’acidité d’un composé. Il faut donc connaître la quantité d’ions H+ présents dans 1 litre de solution. On a l’habitude de compter les ions par paquets. Dans le langage scientifique, il s’agit de la mole (un paquet de molécules ou d’ions).

Bref pour mesurer l’acidité, on utilise un paramètre (le pH) et une échelle (l’échelle de pH) qui varie de 0 à 14. pH signifie « potentiel d’hydrogène ».

Le pH est effectivement lié au nombre d’ions H+ présents dans une solution mais il rend compte du nombre de chiffres derrière la virgule. Un pH très grand, c’est beaucoup de chiffres derrière la virgule donc une concentration  très petite (peu d’ions H+)  (ex : 0,0000000001 « paquets » d’H+ par litre correspond à un pH de 10)

Ainsi, plus une solution est acide, plus son pH sera faible (et inférieur à 7) .
Plus une solution est basique, plus son pH sera élevé (supérieur à 7).
Un pH « neutre » est situé pile au milieu de l’échelle, donc vers 7. C’est le cas de l’eau (enfin en général, comme nous le verrons dans la seconde partie).

Pour avoir accès au pH, on peut utiliser une méthode visuelle comme le papier pH. Celui-ci change de couleur selon l’acidité de la solution. On repère le pH grâce à une échelle de couleurs, fournie avec le papier. C’est assez peu précis, mais suffisant pour de petites expériences.

Papier_pH
Le papier pH change de couleur selon l’acidité de la solution

A toi de jouer !
Les expériences sont à réaliser en présence d’un adulte

Première partie
Tu as besoin de vinaigre (blanc de préférence), de levure chimique et de papier pH (en option – voir alors la partie II).

vinaigre

Tu disposes un peu de levure chimique diluée dans de l’eau dans un récipient , puis du vinaigre dans un autre récipient. Tu plonges un petit morceau de papier pH dans chacun d’eux puis tu observes la couleur.

Ensuite, tu ajoutes le vinaigre dans le récipient contenant la levure chimique. Attention les yeux ! Tu obtiens une effervescence très spectaculaire.

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Tu peux ensuite contrôler le pH de la solution obtenue.
Tu obtiens ceci.

vinaigre_levure

En comparant avec l’échelle des couleurs, tu constates :
– la couleur verte pour la solution contenant la levure chimique : le pH est voisin de 9, donc c’est très basique,
– la couleur orangée pour le vinaigre : le pH est voisin de 4, donc c’est acide,
– la couleur jaune-vert pâle de la solution où s’est produit l’effervescence, le pH est proche de 7, donc proche de la neutralité.

Le vinaigre (acide) et la solution de levure chimique (base) ont réagi ensemble : c’est ce qu’on appelle une réaction acide-base. On tend alors vers la neutralité. L’un des produits de cette réaction est un gaz : le dioxyde de carbone, ce qui explique le dégagement de grosses bulles.

NB : la levure chimique contient en fait du bicarbonate de sodium (c’est cette base qui réagit lors de la réaction).

Seconde partie

Si tu n’a pas de papier pH sous la main, ce n’est pas bien grave : tu vas pouvoir le remplacer facilement par un petit morceau de chou de rouge (ça marche aussi avec de la myrtille). Demande à un adulte de le faire bouillir quelques instants, et tu récupères le jus de cuisson, d’une couleur bleu foncé.
acidite_4A l’aide d’une petite pipette, tu verses quelques gouttes dans un récipient contenant l’un des produits suivants :
– du vinaigre,
– de l’eau gazeuse,
– de l’eau plate,
– de l’eau de javel ou un produit ménager à base d’eau de javel

Et  tu obtiens ceci :

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Comme tu peux le constater, le jus de choux rouge change de couleur selon l’acidité de la solution. Plus c’est acide, plus la couleur est rouge foncé.
Dans une solution neutre (ni acide, ni basique), la couleur reste bleue.
Dans une solution basique, le bleu vire au vert foncé.

Quelle est la différence entre l’eau plate et l’eau gazeuse ?
Comme tu as pu le constater l’eau sans bulle est de pH neutre (bleu). Avec les bulles, elle semble bien plus acide (rouge). Tu peux le vérifier en lisant les étiquettes sur les bouteilles . Il y a deux unités de différence, ce qui signifie que l’eau gazeuse est 100 fois plus acide que l’eau plate.

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Ceci est dû à la présence des bulles de dioxyde de carbone (CO2). C’est un gaz qui s’attache en partie aux molécules d’eau et donne naissance à un acide (l’acide carbonique).

Petit bilan
En conclusion de tout ce que nous venons de voir, voici une échelle de pH avec quelques produits que tu trouves dans la cuisine. Nous avons rajouté le déboucheur de canalisation qui est assez dangereux car c’est une base très forte : d’ailleurs, ce produit se trouve à l’extrême droite de l’échelle.
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Pour la suite…
Maintenant que tu as bien compris, et expérimenté (on l’espère) la notion d’acidité, la prochaine fois, on te parlera des « pluies acides » ainsi que d’animaux qui fabriquent des acides pour se protéger des prédateurs… L’acidité, c’est aussi dans la nature !

Liens pour en savoir plus
http://fr.wikipedia.org/wiki/Potentiel_hydrog%C3%A8ne
http://wiki.scienceamusante.net/index.php?title=Jus_de_chou_rouge
http://fr.wikipedia.org/wiki/Chou_rouge
http://fr.wikipedia.org/wiki/Indicateur_de_pH#Indicateurs_naturels_de_pH
https://sproutchlagrenouille.wordpress.com/2013/05/02/la-nature-est-un-indicateur-ph/

Auteur : Pascale Baugé – Le Monde et Nous
Illustrations : Stefcomics

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