Physique-chimie · Brevet

Atomes, ions et pH

Un atome est électriquement neutre. Un ion porte une charge électrique : un ion monoatomique se forme quand un atome perd ou gagne des électrons. Le pH indique si une solution aqueuse est acide, neutre ou basique. Ces notions permettent de relier une formule chimique à ce que tu observes ou mesures.

Les repères

Atome : autant de protons que d’électrons. À température usuelle : pH < 7 acide ; pH = 7 neutre ; pH > 7 basique.

À retenir

Le noyau contient des protons positifs et des neutrons sans charge. Les électrons, négatifs, se trouvent autour du noyau.
Dans un atome neutre, les charges des protons et des électrons se compensent. Un ion positif a perdu des électrons ; un ion négatif en a gagné.
Une molécule est un assemblage électriquement neutre d’atomes liés. Dans H₂O, une molécule contient deux atomes d’hydrogène et un atome d’oxygène.
Le pH n’a pas d’unité. On l’estime avec du papier pH ou on le mesure avec un pH-mètre. Les repères 7, acide et basique sont ceux utilisés au collège à température usuelle.
La dilution avec de l’eau rend une solution acide moins acide : son pH se rapproche de 7. Elle ne la rend pas basique. Le pH ne se divise pas simplement par le facteur de dilution.

La méthode pas à pas

1
Identifier l’espèce
Lis le symbole et les indices. O est le symbole de l’oxygène, O₂ représente une molécule de dioxygène. Une charge écrite en haut, comme dans Na⁺ ou Cl⁻, signale un ion.
2
Compter les charges
Pars du nombre de protons donné. Pour un atome neutre, prends le même nombre d’électrons. Pour un ion 2+, retire deux électrons ; pour un ion 1−, ajoute un électron. Le noyau reste inchangé lors de cette formation d’ion.
3
Lire la mesure du pH
Compare le pH à 7 dans les conditions de l’exercice. À température identique, une solution de pH 3 est plus acide qu’une solution de pH 5. Ne déduis pas un rapport d’acidité en divisant 5 par 3.
4
Justifier avec la bonne échelle
Une charge concerne une espèce chimique ; un pH concerne une solution. Écris une phrase reliant la donnée à la conclusion, par exemple : « Le pH vaut 4, donc la solution est acide. »

Exemple corrigé pas à pas

Exercice créé pour cette fiche. Un atome de magnésium possède 12 protons. Il perd deux électrons pour former l’ion Mg²⁺. Combien possède-t-il d’électrons avant et après ? Son noyau change-t-il ?

L’atome est neutre : il possède 12 électrons pour compenser les 12 protons. Il perd 2 électrons : 12 − 2 = 10 électrons restent dans Mg²⁺. Les 12 charges positives ne sont plus compensées que par 10 charges négatives : la charge totale vaut 2+. Le noyau garde ses 12 protons. Former cet ion ne consiste pas à ajouter des protons.

Exemple type brevet, créé pour cette fiche

Données fictives à température usuelle : une solution A a un pH de 3, une solution B un pH de 7 et une solution C un pH de 10. On dilue A avec de l’eau ; le pH mesuré ensuite vaut 4. 1. Classe les trois solutions. 2. Explique l’évolution de A. 3. Un élève affirme que B est forcément de l’eau pure. Peut-on le déduire ?

1. A est acide car 3 < 7 ; B est neutre car son pH vaut 7 ; C est basique car 10 > 7. 2. Le pH passe de 3 à 4 : A devient moins acide, mais reste acide puisque 4 < 7. La dilution a rapproché son pH de 7. 3. Non. La mesure renseigne sur l’acidité de B, pas sur toutes les espèces qu’elle contient. Un pH de 7 ne prouve pas qu’une solution est pure.

Erreurs fréquentes

✗ Un ion positif a gagné des électrons.

✓ Les électrons sont négatifs. En perdre laisse un excès de charges positives ; en gagner rend l’ion négatif.

✗ H₂O contient deux molécules d’eau.

✓ L’indice 2 porte sur l’hydrogène. H₂O représente une molécule comprenant trois atomes au total.

✗ Une solution de pH 4 est deux fois moins acide qu’une solution de pH 2.

✓ Le pH n’est pas une échelle proportionnelle. Tu peux comparer l’acidité, mais pas calculer ce rapport en divisant les pH.

Entraîne-toi

1. Un atome possède 17 protons. Il gagne un électron. Donne le nombre d’électrons de l’ion et le signe de sa charge.
Voir la correction
L’atome neutre possède 17 électrons. Après le gain : 17 + 1 = 18 électrons. Il a une charge négative supplémentaire : l’ion porte une charge 1−.
2. Combien d’atomes de chaque élément trouve-t-on dans une molécule de CO₂ ?
Voir la correction
Une molécule de CO₂ contient un atome de carbone et deux atomes d’oxygène, donc trois atomes au total. L’absence d’indice après C signifie un atome.
3. À température usuelle, on mesure les pH 2, 6 et 9. Quelles solutions sont acides ? Laquelle est la plus acide ?
Voir la correction
Les solutions de pH 2 et 6 sont acides car leur pH est inférieur à 7. Celle de pH 2 est la plus acide. La solution de pH 9 est basique.
4. Une solution basique de pH 11 est diluée avec de l’eau. Parmi 9 et 13, quelle mesure est cohérente avec cette dilution ?
Voir la correction
9 est cohérent : le pH d’une solution basique diminue en se rapprochant de 7 lors de la dilution. 13 indiquerait une solution plus basique, ce qui ne correspond pas à cette dilution.

Questions fréquentes

Un ion et une molécule, est-ce la même chose ?

Non. Une molécule est électriquement neutre. Un ion porte une charge ; il peut être formé d’un seul atome ou de plusieurs atomes liés. Pour les ions monoatomiques de cette fiche, la charge résulte d’un gain ou d’une perte d’électrons.

Quelle différence entre Na et Na⁺ ?

Na représente un atome de sodium neutre. Na⁺ représente un ion sodium qui possède un électron de moins que cet atome. Le nombre de protons est identique.

Une solution neutre contient-elle forcément seulement de l’eau ?

Non. Un pH voisin de 7 renseigne sur l’acidité, pas sur la pureté. Une solution peut contenir des espèces dissoutes et rester neutre.

Comment interpréter un pH après dilution ?

Pour une solution acide diluée avec de l’eau, le pH se rapproche de 7. Pour une solution basique, il s’en rapproche aussi, en diminuant. Sans données supplémentaires, ne calcule pas sa nouvelle valeur.

Sources officielles

Contenu relu et vérifié le 3 novembre 2026.

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